العرض (الرسومات الحاسوبية)

صورة تم عرضها باستخدام برنامج POV-Ray 3.6
تصور معماري تم عرضه بأنماط متعددة باستخدام برنامج بلندر

التجسيد هو عملية إنشاء صورة من بيانات إدخال مثل النماذج ثلاثية الأبعاد . كانت كلمة "تجسيد" (بأحد معانيها) تعني في الأصل المهمة التي يؤديها الفنان عند تصوير شيء حقيقي أو خيالي (ويُطلق على العمل الفني النهائي أيضًا اسم " تجسيد "). أما اليوم، فيعني "التجسيد" عادةً استخدام الحاسوب لإنشاء صورة من مواصفات دقيقة، غالبًا ما يُنشئها فنان (أو عدة فنانين) عبر برامج النمذجة ثلاثية الأبعاد التفاعلية. تشمل أنواع الصور المُجسّمة الصور الثابتة وإطارات الأفلام وألعاب الفيديو . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

في سياق رسومات الحاسوب ، يشير مصطلح "الرسم" في الاستخدام الشائع إلى رسم المشاهد ثلاثية الأبعاد، [ أ ] ولكنه يُستخدم أحيانًا بمعنى أوسع. ويُستخدم مُعدِّل مثل "ثنائي الأبعاد" أو "ثلاثي الأبعاد" عند وجود لبس محتمل (مثل الرسم ثلاثي الأبعاد ). [ 6 ] [ 7 ] : 2.1، 38.1 [ 8 ] : مقدمة

يُطلق على تطبيق أو مكون برمجي يقوم بعملية العرض اسم محرك العرض ، [ 9 ] محرك العرض ، نظام العرض ، محرك الرسومات ، أو ببساطة جهاز العرض .

يُفرَّق بين العرض الفوري ، حيث تُولَّد الصور وتُعرض مباشرةً (بسرعة كافية لإضفاء إحساس بالحركة أو الرسوم المتحركة)، والعرض غير المتصل (أو ما يُسمى أحيانًا بالعرض المسبق )، حيث تُولَّد الصور أو إطارات الفيلم لعرضها لاحقًا. يُمكن للعرض غير المتصل استخدام مُعالج عرض أبطأ ولكنه ذو جودة أعلى. يجب على التطبيقات التفاعلية، كالألعاب، استخدام العرض الفوري بشكل أساسي، مع إمكانية تضمين محتوى مُعد مسبقًا.

تُنتج عملية العرض صورًا للمشاهد أو الأجسام المُحددة باستخدام إحداثيات في الفضاء ثلاثي الأبعاد ، والتي تُرى من وجهة نظر مُعينة . وتستفيد هذه العملية من معارف وأفكار علم البصريات ، وهو دراسة الإدراك البصري ، والرياضيات ، وهندسة البرمجيات ، ولها تطبيقات في مجالات مثل ألعاب الفيديو، والمحاكيات ، والمؤثرات البصرية للأفلام والتلفزيون، وتصور التصميم ، والتشخيص الطبي . ويتطلب العرض الواقعي نمذجة انتشار الضوء في بيئة ما، على سبيل المثال من خلال تطبيق معادلة العرض .

تستخدم تقنية العرض في الوقت الحقيقي خوارزميات تحويل الصور النقطية عالية الأداء ، والتي تعالج قائمة من الأشكال وتحدد البكسلات التي يغطيها كل شكل. عند الحاجة إلى مزيد من الواقعية (كما في التصور المعماري أو المؤثرات البصرية )، تُستخدم خوارزميات أبطأ، مثل تتبع الأشعة، لمعالجة كل بكسل على حدة. (يمكن أيضًا استخدام تتبع الأشعة بشكل انتقائي أثناء عملية العرض النقطي لتحسين واقعية الإضاءة والانعكاسات). يُعد تتبع المسار ، وهو نوع من تتبع الأشعة ، التقنية الأكثر شيوعًا حاليًا للعرض الواقعي. كما يُستخدم تتبع المسار بكثرة لإنشاء صور غير واقعية عالية الجودة، مثل إطارات أفلام الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد. يمكن تسريع كل من تحويل الصور النقطية وتتبع الأشعة باستخدام معالجات دقيقة مصممة خصيصًا تُسمى وحدات معالجة الرسومات (GPUs ) .

تُستخدم خوارزميات التحويل إلى صور نقطية أيضًا لإنتاج صور تحتوي على أشكال ثنائية الأبعاد فقط، مثل المضلعات والنصوص . يُطلق على هذا النوع من العرض أحيانًا اسم العرض ثنائي الأبعاد ، [ 7 ] : 3.6، وتشمل تطبيقاته الرسوم التوضيحية الرقمية ، والتصميم الجرافيكي ، والرسوم المتحركة ثنائية الأبعاد ، والنشر المكتبي ، وعرض واجهات المستخدم .

تاريخيًا، كان يُطلق على عملية العرض اسم توليف الصور [ 10 ] : xxi، ولكن اليوم يُرجّح أن يُشير هذا المصطلح إلى توليد الصور بالذكاء الاصطناعي . [ 11 ] يُستخدم مصطلح "العرض العصبي" أحيانًا عندما تكون الشبكة العصبية هي الوسيلة الأساسية لتوليد الصورة، مع توفير قدر من التحكم في الصورة الناتجة. [ 12 ] كما يُمكن للشبكات العصبية أن تُساعد في عملية العرض دون استبدال الخوارزميات التقليدية، على سبيل المثال عن طريق إزالة التشويش من الصور المُتتبعة.

ملحوظات
  1. "الرسم هو عملية إنتاج صورة من وصف مشهد ثلاثي الأبعاد." فار وآخرون، الرسم القائم على الفيزياء، مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، 2023، مقدمة [ 5 ]

سمات

عرض واقعي للغاية

ركز جزء كبير من أبحاث رسومات الحاسوب على إنتاج صور تُحاكي الصور الفوتوغرافية. وقد طُوّرت التقنيات الأساسية التي تُتيح ذلك في ثمانينيات القرن الماضي، ولكن في نهاية العقد، كان تحقيق الواقعية الفوتوغرافية للمشاهد المعقدة لا يزال يُعتبر هدفًا بعيد المنال. [ 13 ] : x واليوم، يُمكن تحقيق الواقعية الفوتوغرافية بشكل روتيني في عمليات العرض غير المتصلة بالإنترنت، ولكنها لا تزال صعبة في عمليات العرض في الوقت الفعلي . [ 14 ] : 1-2

لإنتاج صور واقعية، يجب أن تحاكي عملية العرض كيفية انتقال الضوء من مصادره، وانعكاسه، وانكساره، وتشتته (غالباً مرات عديدة) بواسطة الأجسام في المشهد، ومروره عبر عدسة الكاميرا، وصولاً إلى فيلم الكاميرا أو مستشعرها. تعتمد الفيزياء المستخدمة في هذه المحاكاة بشكل أساسي على البصريات الهندسية ، حيث تتبع جسيمات الضوء خطوطاً (مستقيمة عادةً) تُسمى الأشعة ، ولكن في بعض الحالات (مثل عرض الأغشية الرقيقة ، كسطح فقاعات الصابون ) يجب مراعاة الطبيعة الموجية للضوء . [ 15 ] [ 16 ]

تشمل التأثيرات التي قد تحتاج إلى محاكاة ما يلي:

  • الظلال ، بما في ذلك الظلال ذات الحواف الحادة والظلال الناعمة ذات الظلال الكاملة والظلال الجزئية
  • الانعكاسات في المرايا والأسطح الملساء، وكذلك الأسطح العاكسة الخشنة أو المتموجة
  • الانكسار هو انحناء الضوء عند عبوره حدًا فاصلًا بين مادتين شفافتين كالهواء والزجاج. وتختلف درجة الانحناء باختلاف طول موجة الضوء، مما قد يؤدي إلى ظهور أهداب ملونة أو ما يُعرف بـ"قوس قزح". 
  • التأثيرات الحجمية - الامتصاص والتشتت عندما ينتقل الضوء عبر مواد شفافة جزئيًا أو شبه شفافة (تسمى الوسائط المشاركة لأنها تعدل الضوء بدلاً من مجرد السماح للأشعة بالمرور من خلالها) [ 17 ] : 140 [ 15 ] 
  • الكاوستيكات بقع ساطعة، أحيانًا بخيوط واضحة ومظهر مطوي أو ملتوي، تنتج عندما ينعكس الضوء أو ينكسر قبل أن يضيء جسمًا ما. [ 17 ] : 109 

في المشاهد الواقعية، تُضاء الأجسام بضوء يصل مباشرةً من مصدر ضوئي (بعد مروره عبر الهواء دون عوائق تُذكر)، وبضوء ينعكس عن أجسام أخرى في المشهد. تُسمى محاكاة هذا النوع المعقد من الإضاءة بالإضاءة الشاملة . في الماضي، كان يُلجأ إلى محاكاة الإضاءة غير المباشرة (خاصةً عند إنتاج أفلام الرسوم المتحركة ) بوضع مصادر إضاءة مخفية إضافية في المشهد، ولكن اليوم يُستخدم تتبع المسار لإنتاجها بدقة. [ 18 ] : 3 [ 17 ] : 108

لتحقيق واقعية فوتوغرافية حقيقية، يجب محاكاة الكاميرا المستخدمة في التقاط الصورة. يسمح تقريب العدسة الرقيقة بدمج إسقاط المنظور مع محاكاة عمق المجال (والبوكيه ) . يمكن جعل محاكاة عدسة الكاميرا أكثر واقعية من خلال نمذجة طريقة انكسار الضوء بواسطة مكونات العدسة. غالبًا ما تتم محاكاة ضبابية الحركة عند عرض إطارات الفيلم أو الفيديو. [ 15 ] [ 19 ] تُضاف أحيانًا محاكاة توهج العدسة والوهج لجعل الصورة تبدو أكثر سطوعًا (على الرغم من أن تصميم الكاميرات الحقيقية يحاول تقليل هذه التأثيرات). [ 8 ] : 12.4

يستخدم العرض الواقعي أوصافًا رياضية لكيفية انعكاس الضوء عن مواد الأسطح المختلفة، وتُسمى نماذج الانعكاس أو (عندما يكون ذلك ممكنًا فيزيائيًا) دوال توزيع الانعكاس ثنائية الاتجاه (BRDFs) . [ 15 ] يتطلب عرض مواد مثل الرخام وأوراق النباتات وجلد الإنسان محاكاة تأثير يُسمى التشتت تحت السطحي ، حيث ينتقل جزء من الضوء إلى داخل المادة، ويتشتت، ثم يعود للخارج مرة أخرى. [ 17 ] : 143 يمكن تمثيل كيفية تغير اللون، وخصائص مثل الخشونة ، على سطح ما بكفاءة باستخدام رسم الخرائط النسيجية . [ 8 ] : 6.1

أنماط أخرى للعرض ثلاثي الأبعاد

في بعض التطبيقات (بما في ذلك المراحل المبكرة من النمذجة ثلاثية الأبعاد )، قد تكون أساليب العرض المبسطة، مثل عرض الهيكل السلكي، مناسبة، خاصةً عندما لا تكون تفاصيل المادة والسطح محددة، ولا يُعرف سوى شكل الجسم. [ 20 ] : 5.3 قد تستخدم الألعاب والتطبيقات الأخرى التي تعمل في الوقت الفعلي تقنيات عرض أبسط وأقل واقعية كخيار فني أو تصميمي، أو للسماح بمعدلات إطارات أعلى على الأجهزة ذات المواصفات المنخفضة.

يمكن استخدام الإسقاطات المتعامدة والمتساوية القياس لإضفاء تأثير فني أو لضمان تمثيل الخطوط المتوازية على أنها متوازية في تصميم CAD . [ 8 ] : 4.7 [ 20 ] : 3.7

يستخدم العرض غير الواقعي (NPR) تقنيات مثل كشف الحواف والتأثير اللوني لإنتاج صور ثلاثية الأبعاد تُشبه الرسوم التوضيحية التقنية أو الرسوم المتحركة أو أنماط الرسم أو التلوين الأخرى. [ 8 ] : الفصل 15

عرض ثنائي الأبعاد

في رسومات الحاسوب ثنائية الأبعاد، تُحدد مواقع وأحجام الأشكال باستخدام إحداثيات ثنائية الأبعاد (س و ص) بدلاً من إحداثيات ثلاثية الأبعاد (س، ص، ع). غالبًا ما تستخدم واجهات برمجة تطبيقات العرض ثنائية الأبعاد نظام إحداثيات مستقل عن الدقة ، حيث تحدد نافذة العرض كيفية تحويل الإحداثيات إلى مؤشرات بكسل تُسمى إحداثيات الجهاز . [ 21 ] : 46. يمكن تطبيق تحويلات مثل تغيير الحجم ، والتحريك ، والتدوير قبل عرض الأشكال. غالبًا ما تُمثل هذه التحويلات الخطية بمصفوفات 3 × 3 ، مما يُسهل تركيب التحويلات. [ 21 ] : 245-255

تُطبّق محركات العرض ثنائية الأبعاد عالية الجودة، مثل مُعالجات SVG، عادةً تقنية منع التعرجات لتقليل مظهر الخطوط المُرَسَّمة وحواف الأشكال المُسنَّنة. [ 22 ] : 2.5.6 عند عرض الأشكال المتداخلة ، تستخدم مُعالجات العرض عادةً " نموذج الرسام " حيث تُرسَم الأشكال بترتيب مُحدَّد، أو تُدمج مساهماتها في كل بكسل باستخدام عمليات المزج التي قد تعتمد على ترتيب المُدخلات. [ 22 ] : 3.3 قد تسمح مُعالجات العرض بإعطاء الأشكال " مؤشر z " أو "ترتيب تكديس" لتحديد ترتيب العرض أو المزج (على عكس إحداثي z المُستخدم في العرض ثلاثي الأبعاد، يُشير هذا الإحداثي الثالث إلى الترتيب فقط ، وليس المسافة، ولا يُمكن تدويره بشكلٍ ذي معنى مع إحداثيات x وy). [ 22 ] : 3.4

لا تحاكي عملية العرض ثنائي الأبعاد عادةً انتشار الضوء (الأمر الذي قد يتطلب تحديد مواقع ثلاثية الأبعاد أو سُمك الأشكال). وتُعرَّف تأثيرات مثل الظلال والشفافية بدوال رياضية لا أساس فيزيائي لها . [ 23 ] : 9.12 [ 24 ] : 5

قد يتطلب عرض الصور ثنائية الأبعاد للطباعة دعم دقة عالية جدًا، مثل 600 أو 1200 نقطة في البوصة للطابعات الليزرية العادية ، أو 2400 نقطة في البوصة أو أعلى لأجهزة الطباعة الرقمية . تتطلب الصور الرمادية والملونة تدرجات لونية (أو نوعًا من التمويه أو الفرز العشوائي ) وفصل الألوان . يقوم محرك عرض يُسمى معالج الصور النقطية (RIP) بتحويل بيانات الإدخال، مثل ملفات PDF ، إلى صور نقطية عالية الدقة تستخدمها الطابعة. [ 25 ] : الفصل 1-2

المدخلات

قبل عرض مشهد ثلاثي الأبعاد أو صورة ثنائية الأبعاد، يجب وصفها بطريقة يفهمها برنامج العرض. تاريخيًا، كانت مدخلات العرض ثنائي وثلاثي الأبعاد عبارة عن ملفات نصية ، وهي أسهل في التحرير والتصحيح من الملفات الثنائية. أما في الرسومات ثلاثية الأبعاد، فقد حلت التنسيقات الثنائية الأكثر كفاءة محل التنسيقات النصية إلى حد كبير ، بالإضافة إلى واجهات برمجة التطبيقات (APIs) التي تسمح للتطبيقات التفاعلية بالتواصل مباشرةً مع مكون العرض دون إنشاء ملف على القرص (مع أن وصف المشهد يُنشأ عادةً في الذاكرة قبل العرض). [ 6 ] : 1.2، 3.2.6، 3.3.1، 3.3.7

تستخدم خوارزميات العرض التقليدية أوصافًا هندسية للمشاهد ثلاثية الأبعاد أو الصور ثنائية الأبعاد. وقد تتطلب التطبيقات والخوارزميات التي تعرض تصورات للبيانات الممسوحة ضوئيًا من العالم الحقيقي، أو المحاكاة العلمية ، أنواعًا مختلفة من بيانات الإدخال.

يُوفر تنسيق PostScript (الذي يُعزى إليه الفضل غالبًا في ظهور النشر المكتبي ) طريقةً موحدةً وقابلةً للتشغيل البيني لوصف الرسومات ثنائية الأبعاد وتخطيط الصفحات . كما أن تنسيق SVG (الرسومات المتجهة القابلة للتوسيع) يعتمد على النصوص، ويستخدم تنسيق PDF لغة PostScript داخليًا. في المقابل، على الرغم من توحيد العديد من تنسيقات ملفات الرسومات ثلاثية الأبعاد (بما في ذلك التنسيقات النصية مثل VRML و X3D )، فإن تطبيقات العرض المختلفة تستخدم عادةً تنسيقات مُخصصة لاحتياجاتها، وقد أدى ذلك إلى انتشار التنسيقات الاحتكارية والمفتوحة، مع شيوع الملفات الثنائية. [ 6 ] : 3.2.3، 3.2.5، 3.3.7 [ 26 ] : vii [ 27 ] [ 7 ] : 16.5.2. [ 28 ]

رسومات متجهة ثنائية الأبعاد

قد يتضمن وصف صورة الرسومات المتجهة ما يلي: [ 26 ] [ 27 ]

الهندسة ثلاثية الأبعاد

قد يتضمن وصف المشهد الهندسي ما يلي: [ 6 ] : الفصل 4-7، 8.7 [ 29 ]

توجد العديد من تنسيقات الملفات لتخزين الكائنات ثلاثية الأبعاد الفردية أو " النماذج ". يمكن استيراد هذه النماذج إلى مشهد أكبر، أو تحميلها عند الطلب بواسطة برامج العرض أو الألعاب. قد يتطلب المشهد الواقعي مئات العناصر مثل الأدوات المنزلية والمركبات والأشجار، وغالبًا ما يستخدم مصممو الرسوم ثلاثية الأبعاد مكتبات ضخمة من النماذج. في إنتاج الألعاب، تُعرف هذه النماذج (إلى جانب بيانات أخرى مثل الصور والملفات الصوتية والرسوم المتحركة) باسم " الأصول ". [ 28 ] [ 30 ] : الفصل 4

البيانات الحجمية

غالبًا ما تتطلب عمليات التصوير العلمي والهندسي معالجة البيانات الحجمية الناتجة عن عمليات المسح أو المحاكاة ثلاثية الأبعاد . ولعلّ أكثر مصادر هذه البيانات شيوعًا هي فحوصات التصوير المقطعي المحوسب (CT) والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) الطبية ، والتي تحتاج إلى معالجة لأغراض التشخيص. قد تكون البيانات الحجمية ضخمة للغاية، وتتطلب تنسيقات بيانات متخصصة لتخزينها بكفاءة، لا سيما إذا كان الحجم متفرقًا (يحتوي على مناطق فارغة لا تتضمن بيانات). [ 8 ] : 14.3.1 [ 31 ] [ 32 ]

قبل عملية العرض، يمكن استخراج مجموعات المستويات للبيانات الحجمية وتحويلها إلى شبكة من المثلثات، على سبيل المثال باستخدام خوارزمية المكعبات المتحركة . كما طُوّرت خوارزميات تعمل مباشرةً مع البيانات الحجمية، على سبيل المثال لعرض صور واقعية لكيفية تشتت الضوء وامتصاصه بواسطة السحب والدخان، ويُستخدم هذا النوع من العرض الحجمي على نطاق واسع في المؤثرات البصرية للأفلام. عند عرض بيانات حجمية منخفضة الدقة دون استيفاء، قد تظهر المكعبات الفردية أو " الفوكسلات "، وهو تأثير يُستخدم أحيانًا عمدًا في رسومات الألعاب. [ 33 ] : 4.6 [ 8 ] : 13.10، الفصل 14، 16.1

التصوير المساحي والمسح الضوئي

يمكن دمج صور الأجسام الواقعية في مشهد مُجسّم باستخدامها كخامات للأجسام ثلاثية الأبعاد. كما يمكن دمج صور المشهد معًا لإنشاء صور بانورامية أو خرائط بيئية ، مما يسمح بتجسيد المشهد بكفاءة عالية ولكن من زاوية رؤية واحدة فقط. ينتج عن مسح الأجسام والمشاهد الحقيقية باستخدام الإضاءة المنظمة أو تقنية الليدار سُحب نقاط تتكون من إحداثيات ملايين النقاط الفردية في الفضاء، مصحوبة أحيانًا بمعلومات لونية. يمكن تجسيد سُحب النقاط هذه مباشرةً أو تحويلها إلى شبكات قبل التجسيد. (ملاحظة: يُشير مصطلح "سحابة النقاط" أحيانًا إلى أسلوب تجسيد بسيط يُمكن استخدامه لأي شكل هندسي ثلاثي الأبعاد، على غرار تجسيد الإطار السلكي). [ 8 ] : 13.3، 13.9 [ 6 ] : 1.3

التقريبات العصبية والحقول الضوئية

يتمثل أحد الأساليب التجريبية الحديثة في وصف المشاهد باستخدام حقول الإشعاع التي تحدد لون الضوء الساقط وشدته واتجاهه عند كل نقطة في الفضاء. (يشبه هذا المفهوم، من حيث المبدأ، حقل الضوء المسجل بواسطة الهولوغرام ، ولكنه ليس مطابقًا له تمامًا). وللحصول على دقة مفيدة، تكون كمية البيانات في حقل الإشعاع كبيرة جدًا لدرجة تجعل تمثيلها مباشرةً كبيانات حجمية أمرًا غير عملي، ولذا يجب إيجاد دالة تقريبية . تُستخدم الشبكات العصبية عادةً لإنشاء هذه التقريبات وتقييمها، وأحيانًا باستخدام إطارات الفيديو، أو مجموعة من الصور الفوتوغرافية للمشهد مأخوذة من زوايا مختلفة، كبيانات تدريب . [ 34 ] [ 35 ]

استُخدمت مؤخرًا خوارزميات متعلقة بالشبكات العصبية لإيجاد تقريبات للمشهد على شكل توزيعات غاوسية ثلاثية الأبعاد . يشبه التمثيل الناتج سحابة النقاط ، إلا أنه يستخدم كتلًا ضبابية شبه شفافة ذات أبعاد واتجاهات متفاوتة بدلًا من النقاط. وكما هو الحال مع حقول الإشعاع العصبي ، غالبًا ما تُستخلص هذه التقريبات من الصور الفوتوغرافية أو إطارات الفيديو. [ 36 ]

المخرجات

يمكن عرض مخرجات عملية العرض مباشرةً على الشاشة (عدة مرات في الثانية، كما هو الحال في العرض الفوري مثل الألعاب) أو حفظها بتنسيق ملف رسومات نقطية مثل JPEG أو PNG . تستخدم تطبيقات العرض المتطورة عادةً تنسيق ملف OpenEXR ، الذي يُتيح تمثيل تدرجات لونية أدق وإضاءة ذات نطاق ديناميكي عالٍ ، مما يسمح بتطبيق تعديلات لاحقة مثل ضبط الدرجات اللونية دون فقدان الجودة. [ 37 ] [ 38 ] : الفصل 14، القسم ب

يمكن حفظ الرسوم المتحركة سريعة المعالجة مباشرةً كملفات فيديو، ولكن للحصول على جودة معالجة عالية، تُخرَج الإطارات الفردية (التي قد تُعالَج بواسطة أجهزة كمبيوتر مختلفة في مجموعة حاسوبية أو مزرعة معالجة ، وقد تستغرق ساعات أو حتى أيامًا للمعالجة) كملفات منفصلة، ​​ثم تُجمَع لاحقًا في مقطع فيديو واحد. [ 39 ] [ 30 ] : 1.5، 3.11، 8.11

قد تتضمن مخرجات برنامج العرض أحيانًا أكثر من مجرد قيم ألوان RGB . على سبيل المثال، يمكن أخذ عينات من الطيف باستخدام أطوال موجية متعددة للضوء، أو تضمين معلومات إضافية مثل العمق (المسافة من الكاميرا) أو مادة كل نقطة في الصورة (يمكن استخدام هذه البيانات أثناء التركيب أو عند إنشاء خرائط نسيجية للعرض في الوقت الفعلي، أو للمساعدة في إزالة التشويش من صورة مُتتبعة المسار). يمكن تضمين معلومات الشفافية، مما يسمح بتركيب كائنات المقدمة المعروضة مع الصور الفوتوغرافية أو مقاطع الفيديو. من المفيد أيضًا في بعض الأحيان تخزين مساهمات الإضاءات المختلفة، أو الإضاءة الانعكاسية والمنتشرة، كقنوات منفصلة، ​​بحيث يمكن تعديل الإضاءة بعد العرض. يسمح تنسيق OpenEXR بتخزين العديد من قنوات البيانات في ملف واحد. تدعم برامج العرض مثل Blender و Pixar RenderMan مجموعة كبيرة ومتنوعة من القيم القابلة للتكوين والتي تسمى متغيرات الإخراج العشوائية (AOVs). [ 37 ] [ 38 ] : الفصل 14، القسم ب [ 40 ]

التقنيات

عادةً ما ينطوي اختيار كيفية عرض مشهد ثلاثي الأبعاد على مفاضلات بين السرعة، واستخدام الذاكرة، والواقعية (مع أن الواقعية ليست مرغوبة دائمًا).تتبع الخوارزميات التي طُوّرت على مر السنين تسلسلاً تقريبياً، حيث أصبحت الأساليب الأكثر تقدماً عملية مع ازدياد قوة الحوسبة وسعة الذاكرة. ويمكن استخدام تقنيات متعددة للحصول على صورة نهائية واحدة.

يُعد التمييز بين خوارزميات ترتيب الصور ، التي تُجري عمليات تكرارية على وحدات البكسل في الصورة، وخوارزميات ترتيب الكائنات ، التي تُجري عمليات تكرارية على الكائنات في المشهد، تمييزًا هامًا. في المشاهد البسيطة، يكون ترتيب الكائنات عادةً أكثر كفاءة، نظرًا لوجود عدد أقل من الكائنات مقارنةً بوحدات البكسل. [ 41 ] : الفصل 4

رسومات متجهة ثنائية الأبعاد
استخدمت شاشات العرض المتجهة في الستينيات والسبعينيات من القرن العشرين انحراف شعاع الإلكترون لرسم الخطوط مباشرةً على الشاشة. أما اليوم، فتُعرض الرسومات المتجهة باستخدام خوارزميات التنميط النقطي التي تدعم أيضًا الأشكال المعبأة. من حيث المبدأ، يمكن استخدام أي برنامج عرض رسومات متجهة ثنائية الأبعاد لعرض كائنات ثلاثية الأبعاد عن طريق إسقاطها أولًا على مستوى صورة ثنائي الأبعاد. [ 21 ] : 93، 431، 505، 553
تحويل الصور إلى صور ثلاثية الأبعاد
يُكيّف هذا البرنامج خوارزميات تحويل الصور النقطية ثنائية الأبعاد لتتمكن من استخدامها بكفاءة أكبر في العرض ثلاثي الأبعاد، وذلك من خلال معالجة إزالة الأسطح المخفية باستخدام تقنيات خطوط المسح أو المخزن المؤقت للعمق (Z-buffer) . ويمكن الحصول على تأثيرات واقعية أو مُنمّقة مختلفة عن طريق تلوين البكسلات التي تغطيها الكائنات بطرق متنوعة. وعادةً ما تُقسّم الأسطح إلى شبكات من المثلثات قبل تحويلها إلى صور نقطية. ويُعتبر تحويل الصور النقطية مرادفًا لعرض "ترتيب الكائنات" (كما هو موضح أعلاه). [ 21 ] : 560-561، 575-590 [ 6 ] : 8.5 [ 41 ] : الفصل 9
تقنية إسقاط الأشعة
تستخدم هذه الطريقة الصيغ الهندسية لحساب أول جسم يتقاطع معه شعاع ضوئي . [ 42 ] : 8 ويمكن استخدامها لتطبيق عرض "ترتيب الصورة" عن طريق إطلاق شعاع ضوئي لكل بكسل، وإيجاد نقطة مقابلة له في المشهد. يُعدّ إطلاق الأشعة عملية أساسية تُستخدم لأغراض رسومية وغير رسومية، [ 14 ] : 6 على سبيل المثال، لتحديد ما إذا كانت نقطة ما في الظل، أو للتحقق مما يمكن للعدو رؤيته في اللعبة .
تتبع الأشعة
يحاكي هذا الأسلوب مسارات ارتداد الضوء الناتجة عن الانعكاس والانكسار المرآويين ، ويتطلب عددًا متفاوتًا من عمليات إسقاط الأشعة لكل مسار. تستخدم الأشكال المتقدمة تقنيات مونت كارلو لعرض تأثيرات مثل إضاءة المنطقة، وعمق المجال ، والانعكاسات الضبابية، والظلال الناعمة ، ولكن حساب الإضاءة الكلية يقع عادةً ضمن نطاق تتبع المسار. [ 42 ] : 9-13 [ 43 ]
راديوسيتي
أسلوب تحليل العناصر المحدودة الذي يقسم الأسطح في المشهد إلى أجزاء، ويُقدّر كمية الضوء التي يتلقاها كل جزء من مصادر الضوء، أو بشكل غير مباشر من أسطح أخرى. بمجرد معرفة شدة إشعاع كل سطح، يمكن عرض المشهد باستخدام تقنية التنميط النقطي أو تتبع الأشعة. [ 10 ] : 888-890، 1044-1045
تتبع المسار
تستخدم هذه الطريقة تكامل مونت كارلو مع شكل مبسط من تتبع الأشعة، لحساب متوسط ​​سطوع عينة من المسارات المحتملة التي يمكن أن يسلكها الفوتون عند انتقاله من مصدر الضوء إلى الكاميرا (في بعض الصور، يلزم أخذ عينات من آلاف المسارات لكل بكسل [ 14 ] : 8 ). وقد طُرحت هذه الطريقة كطريقة غير متحيزة إحصائيًا لحل معادلة العرض ، مما أعطى تتبع الأشعة أساسًا رياضيًا متينًا. [ 44 ] [ 42 ] : 11-13

لكلٍّ من الأساليب المذكورة أعلاه العديد من الاختلافات، وهناك بعض التداخل بينها. يمكن اعتبار تتبع المسار إما تقنية مستقلة أو نوعًا خاصًا من تتبع الأشعة. [ 10 ] : 846، 1021. تجدر الإشارة إلى أن استخدام المصطلحات المتعلقة بتتبع الأشعة وتتبع المسار قد تغير بشكل ملحوظ بمرور الوقت. [ 42 ] : 7

مشهد مُصوَّر في الوقت الحقيقي باستخدام تقنية تتبع الأشعة لحقول المسافة الموقعة . يتم إنتاج تأثيرات الإضاءة والتظليل بواسطة برمجة إبداعية (فهي ليست قائمة على الفيزياء).

تُعدّ تقنية تتبع الأشعة مجموعة من الخوارزميات، تُستخدم في تقنية إسقاط الأشعة، لإيجاد نقاط التقاطع بين شعاع وجسم معقد، مثل مجموعة بيانات ثلاثية الأبعاد أو سطح مُحدد بدالة مسافة مُوقّعة . وهي ليست، في حد ذاتها، طريقة عرض، ولكن يُمكن دمجها في تتبع الأشعة وتتبع المسار، وتُستخدم في عملية التنميط النقطي لتنفيذ انعكاس مساحة الشاشة وتأثيرات أخرى. [ 42 ] : 13

تعتمد تقنية تُسمى رسم خرائط الفوتونات على تتبع مسارات الفوتونات من مصدر ضوئي إلى جسم ما، مُجمّعةً بيانات حول الإشعاع تُستخدم لاحقًا في تتبع الأشعة أو تتبع المسار التقليدي. [ 10 ] : 1037-1039. يُعدّ عرض مشهد باستخدام الأشعة المتتبعة من مصدر الضوء إلى الكاميرا فقط أمرًا غير عملي، على الرغم من أنه يُحاكي الواقع بشكل أدق، نظرًا للحاجة إلى محاكاة عدد هائل من الفوتونات، والتي لا يصل منها إلى الكاميرا إلا جزء ضئيل جدًا. [ 45 ] : 7-9 [ 21 ] : 587

يُطلق بعض المؤلفين على تتبع الأشعة التقليدي اسم "تتبع الأشعة العكسي" لأنه يتتبع مسارات الفوتونات عكسيًا من الكاميرا إلى مصدر الضوء، ويُطلقون على تتبع المسارات من مصدر الضوء (كما في رسم خرائط الفوتونات) اسم "تتبع الأشعة الأمامي". [ 45 ] : 7-9. مع ذلك، قد ينعكس معنى هذه المصطلحات أحيانًا. [ 46 ] يُمكن أيضًا تسمية تتبع الأشعة بدءًا من مصدر الضوء بتتبع الجسيمات أو تتبع الضوء ، مما يُزيل هذا الالتباس. [ 18 ] : 92 [ 47 ] : 4.5.4

تعتمد تقنية العرض في الوقت الحقيقي، بما في ذلك رسومات ألعاب الفيديو، عادةً على تقنية التنميط النقطي، ولكنها تدمجها بشكل متزايد مع تقنيتي تتبع الأشعة وتتبع المسار. [ 14 ] : 2 ولتمكين إضاءة عالمية واقعية ، غالبًا ما يعتمد العرض في الوقت الحقيقي على إضاءة مُسبقة العرض ("مُخبوزة") للأجسام الثابتة. أما بالنسبة للأجسام المتحركة، فقد تستخدم تقنية تُسمى مجسات الإضاءة ، حيث يتم تسجيل الإضاءة من خلال عرض مناظر شاملة الاتجاه للمشهد عند نقاط مُختارة في الفضاء (غالبًا نقاط على شبكة لتسهيل الاستيفاء ). تُشبه هذه المجسات خرائط البيئة ، ولكنها عادةً ما تستخدم دقة منخفضة جدًا أو تقريبًا مثل التوافقيات الكروية . [ 48 ] (ملاحظة: يستخدم برنامج بلندر مصطلح "مجسات الإضاءة" لفئة أعم من بيانات الإضاءة المُسجلة مُسبقًا، بما في ذلك خرائط الانعكاس. [ 49 ] )

تحويل الصور النقطية إلى صور نقطية

تصور معماري للتلسكوب العملاق للغاية من عام 2009، من المحتمل أنه تم إنشاؤه باستخدام مزيج من التقنيات

يشمل مصطلح "التحويل إلى صورة نقطية " (بمعناه الواسع) العديد من التقنيات المستخدمة في عرض الصور ثنائية الأبعاد وعرض الصور ثلاثية الأبعاد في الوقت الفعلي . وقد تم عرض أفلام الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد باستخدام التحويل إلى صورة نقطية قبل أن يصبح تتبع الأشعة وتتبع المسار عمليًا.

يجمع برنامج العرض بين عملية تحويل الصورة إلى صورة نقطية ومعالجة الهندسة (وهي ليست خاصة بتحويل الصورة إلى صورة نقطية) ومعالجة البكسل التي تحسب قيم ألوان RGB لوضعها في مخزن الإطار للعرض. [ 8 ] : 2.1 [ 41 ] : 9

تتمثل المهام الرئيسية لعملية تحويل الصور إلى صور نقطية (بما في ذلك معالجة البكسل) فيما يلي: [ 8 ] : 2، 3.8، 23.1.1

  • تحديد البكسلات التي يغطيها كل شكل هندسي في المشهد ثلاثي الأبعاد أو الصورة ثنائية الأبعاد (هذه هي خطوة التحويل إلى صورة نقطية بالمعنى الدقيق للكلمة).
  • المزج بين الألوان والأعماق المحددة عند رؤوس الأشكال، على سبيل المثال باستخدام الإحداثيات الباريسنترية ( الاستيفاء )
  • تحديد ما إذا كانت أجزاء من الأشكال مخفية بواسطة أشكال أخرى، بسبب الطبقات ثنائية الأبعاد أو العمق ثلاثي الأبعاد ( إزالة السطح المخفي )
  • تقييم دالة لكل بكسل مغطى بشكل ما ( التظليل )
  • تنعيم حواف الأشكال بحيث تصبح البكسلات أقل وضوحًا ( مضاد التعرج )
  • دمج الأشكال الشفافة المتداخلة ( التركيب )

تُعدّ عملية تحويل الصور ثلاثية الأبعاد إلى صور نقطية جزءًا أساسيًا من مسار معالجة الرسومات ، حيث يُزوّد ​​التطبيق المستخدم بقوائم من المثلثات المراد عرضها، ويقوم نظام العرض بتحويل إحداثياتها وإسقاطها ، وتحديد المثلثات التي يُحتمل ظهورها في نافذة العرض ، ثم يُنفّذ عمليات التحويل إلى صور نقطية ومعالجة البكسل المذكورة أعلاه قبل عرض النتيجة النهائية على الشاشة. [ 8 ] : 2.1 [ 41 ] : 9

تاريخيًا، اعتمدت عملية تحويل الصور ثلاثية الأبعاد إلى صور نقطية على خوارزميات مثل خوارزمية وارنوك وتقنية المسح الخطي (المعروفة أيضًا باسم "التحويل المسحي")، والتي يمكنها التعامل مع المضلعات ذات الأشكال المختلفة وتحويل العديد من الأشكال إلى صور نقطية في آن واحد. على الرغم من أهمية هذه الخوارزميات في العرض ثنائي الأبعاد، إلا أن العرض ثلاثي الأبعاد يعتمد حاليًا على تقسيم الأشكال إلى مثلثات وتحويلها إلى صور نقطية بشكل فردي باستخدام أساليب أبسط. [ 50 ] [ 51 ] [ 21 ] : 456، 561-569

تتوفر خوارزميات عالية الأداء لتحويل الخطوط ثنائية الأبعاد إلى صور نقطية ، بما في ذلك الخطوط المُنعّمة ، بالإضافة إلى الأشكال البيضاوية والمثلثات المظللة. ومن الحالات الخاصة المهمة لتحويل الصور النقطية ثنائية الأبعاد، عرض النصوص ، الذي يتطلب تنعيمًا دقيقًا للخطوط وتقريبًا للإحداثيات لتجنب تشويه أشكال الأحرف والحفاظ على التباعد والكثافة والحدة. [ 41 ] : 9.1.1 [ 52 ]

بعد إسقاط الإحداثيات ثلاثية الأبعاد على مستوى الصورة ، تُصبح عملية التحويل إلى صورة نقطية مشكلة ثنائية الأبعاد في المقام الأول، إلا أن البُعد الثالث يستلزم إزالة الأسطح المخفية . استخدمت رسومات الحاسوب المبكرة خوارزميات هندسية أو تقنية إسقاط الأشعة لإزالة الأجزاء المخفية من الأشكال، أو خوارزمية الرسام التي تُصنّف الأشكال حسب العمق (المسافة من الكاميرا) وتُعرضها من الخلف إلى الأمام. تم تجنب تصنيف العمق لاحقًا من خلال دمج مقارنة العمق في خوارزمية عرض خطوط المسح . تُجري خوارزمية المخزن المؤقت للعمق (Z-buffer) المقارنات بشكل غير مباشر عن طريق تضمين قيمة العمق أو "z" في مخزن الإطار . لا تُغطى البكسل بالشكل إلا إذا كانت قيمة z لهذا الشكل أقل (مما يشير إلى قربه من الكاميرا) من قيمة z الموجودة حاليًا في المخزن المؤقت. يتطلب المخزن المؤقت للعمق ذاكرة إضافية (موردًا باهظ الثمن في وقت اختراعه)، ولكنه يُبسط كود التحويل إلى صورة نقطية ويسمح بتكرار العملية عدة مرات. أصبحت الذاكرة الآن أسرع وأكثر وفرة، ويُستخدم مخزن العمق (z-buffer) دائمًا تقريبًا للعرض في الوقت الفعلي. [ 53 ] [ 54 ] [ 21 ] : 553-570 [ 8 ] : 2.5.2

من عيوب خوارزمية المخزن المؤقت للعمق (Z-buffer) الأساسية أن كل بكسل ينتهي إما مغطى بالكامل بجسم واحد أو مملوء بلون الخلفية، مما يتسبب في ظهور حواف خشنة في الصورة النهائية. عالجت أساليب منع التعرج المبكرة هذه المشكلة من خلال اكتشاف متى يكون البكسل مغطى جزئيًا بشكل ما، وحساب المساحة المغطاة. يحل المخزن المؤقت للزاوية ( A-buffer ) (وغيره من تقنيات أخذ العينات الفائقة والمتعددة ) المشكلة بدقة أقل ولكن بأداء أعلى. بالنسبة للرسومات ثلاثية الأبعاد في الوقت الحقيقي، أصبح من الشائع استخدام طرق استدلالية معقدة (وحتى الشبكات العصبية ) لتنفيذ منع التعرج. [ 54 ] [ 55 ] [ 41 ] : 9.3 [ 8 ] : 5.4.2

في عملية تحويل الصور ثلاثية الأبعاد إلى صور نقطية، يُحدد اللون عادةً بواسطة مُظلل البكسل أو مُظلل الأجزاء ، وهو برنامج صغير يُنفذ لكل بكسل على حدة. لا يستطيع المُظلل الوصول مباشرةً إلى بيانات ثلاثية الأبعاد للمشهد بأكمله (إذ سيكون ذلك بطيئًا للغاية، وسيؤدي إلى خوارزمية مشابهة لتتبع الأشعة) ، ولذلك طُوّرت تقنيات متنوعة لعرض تأثيرات مثل الظلال والانعكاسات باستخدام رسم الخرائط النسيجية فقط وتكرار العملية عدة مرات. [ 41 ] : 17.8

لم تدعم تطبيقات الترسيم ثلاثي الأبعاد القديمة والبسيطة التظليل، واستخدمت تقنيات تظليل بسيطة مثل التظليل المسطح (حيث يتم حساب الإضاءة مرة واحدة لكل مثلث، ثم يتم عرضه بالكامل بلون واحد)، أو تظليل غورو (حيث يتم حساب الإضاءة باستخدام متجهات عمودية محددة عند الرؤوس، ثم يتم استيفاء الألوان عبر كل مثلث)، أو تظليل فونغ (حيث يتم استيفاء المتجهات العمودية عبر كل مثلث ويتم حساب الإضاءة لكل بكسل). [ 41 ] : 9.2

حتى وقت قريب نسبيًا، استخدمت شركة بيكسار تقنية التنميط النقطي لعرض أفلامها المتحركة . وعلى عكس برامج العرض الشائعة الاستخدام للرسومات في الوقت الفعلي، تم تحسين نظام رييس للعرض في برنامج ريندرمان من بيكسار لعرض المضلعات الصغيرة جدًا (بحجم البكسل)، ودمج تقنيات أخذ العينات العشوائية المرتبطة عادةً بتتبع الأشعة . [ 6 ] : 2، 6.3 [ 56 ]

تقنية إسقاط الأشعة

إحدى أبسط طرق عرض مشهد ثلاثي الأبعاد هي اختبار ما إذا كان شعاع ضوئي ينطلق من نقطة الرؤية (العين أو الكاميرا) يتقاطع مع أي من الأشكال الهندسية في المشهد، مع تكرار هذا الاختبار باستخدام اتجاه شعاع مختلف لكل بكسل. تُعرف هذه الطريقة باسم " إسقاط الأشعة" ، وكانت مهمة في بدايات رسومات الحاسوب، وهي لبنة أساسية للخوارزميات الأكثر تطورًا. يمكن استخدام إسقاط الأشعة لعرض الأشكال المُعرَّفة بواسطة عمليات الهندسة الصلبة البنائية (CSG). [ 42 ] : 8-9 [ 57 ] : 246-249

تشمل التجارب المبكرة في مجال إسقاط الأشعة أعمال آرثر أبيل في ستينيات القرن العشرين. قام أبيل بتجسيد الظلال عن طريق إسقاط شعاع إضافي من كل نقطة على السطح المرئي باتجاه مصدر الضوء. كما حاول تجسيد كثافة الإضاءة عن طريق إسقاط أشعة عشوائية من مصدر الضوء باتجاه الجسم ورسم نقاط التقاطع (على غرار التقنية اللاحقة المسماة رسم خرائط الفوتونات ). [ 58 ]

يمكن استخدام تقنية تتبع الأشعة لإيجاد أول تقاطع لشعاع مع شكل معقد مثل هذا الشكل الكسري Mandelbulb .

عند عرض مشاهد تحتوي على العديد من الكائنات، يصبح اختبار تقاطع شعاع مع كل كائن مكلفًا للغاية. تُستخدم هياكل بيانات خاصة لتسريع هذه العملية من خلال السماح باستبعاد أعداد كبيرة من الكائنات بسرعة (مثل الكائنات الموجودة خلف الكاميرا). تُشابه هذه الهياكل فهارس قواعد البيانات للعثور على الكائنات ذات الصلة. من أكثرها شيوعًا التسلسل الهرمي لحجم الإحاطة (BVH)، الذي يخزن صندوقًا أو كرة إحاطة محسوبة مسبقًا لكل فرع من فروع شجرة الكائنات، وشجرة kd التي تقسم الفضاء بشكل متكرر إلى جزأين. تتضمن وحدات معالجة الرسومات الحديثة تسريعًا للأجهزة لاختبارات تقاطع BVH. تُعد أشجار kd حالة خاصة من تقسيم الفضاء الثنائي ، والذي كان يُستخدم بكثرة في رسومات الحاسوب المبكرة (يمكنه أيضًا إنشاء ترتيب تنقيط لخوارزمية الرسام ). لا تزال الأشجار الثمانية ، وهي تقنية أخرى شائعة تاريخيًا، تُستخدم غالبًا للبيانات الحجمية. [ 14 ] : 16-17 [ 59 ] [ 57 ] [ 7 ] : 36.2

تكفي الصيغ الهندسية لإيجاد نقطة تقاطع شعاع مع أشكال مثل الكرات والمضلعات والمجسمات ، ولكن بالنسبة لمعظم الأسطح المنحنية ، لا يوجد حل تحليلي ، أو يصعب حساب نقطة التقاطع بدقة باستخدام أرقام الفاصلة العائمة ذات الدقة المحدودة . يمكن أحيانًا استخدام خوارزميات إيجاد الجذور مثل طريقة نيوتن . لتجنب هذه التعقيدات، غالبًا ما تُقارب الأسطح المنحنية بشبكات من المثلثات . قد يتطلب عرض الحجم (مثل عرض السحب والدخان)، وبعض الأسطح مثل الأشكال الكسورية ، استخدام تقنية تتبع الأشعة بدلًا من تقنية إسقاط الأشعة الأساسية. [ 60 ] [ 42 ] : 13 [ 8 ] : 14، 17.3

تتبع الأشعة

الكرة الحلزونية وجوليا، التفاصيل ، صورة مولدة بالحاسوب أنشأها الفنان البصري روبرت دبليو ماكجريجور باستخدام برنامج POV-Ray 3.6 فقط ولغة وصف المشهد المدمجة فيه

يمكن استخدام تقنية إسقاط الأشعة لعرض صورة عن طريق تتبع أشعة الضوء عكسيًا من كاميرا محاكاة. بعد تحديد نقطة على السطح حيث انطلق شعاع ضوئي، يتم تتبع شعاع آخر باتجاه مصدر الضوء لتحديد ما إذا كان هناك أي شيء يُلقي بظلاله على تلك النقطة. إذا لم يكن هناك ظل، يُستخدم نموذج انعكاس (مثل انعكاس لامبرت للأسطح غير اللامعة ، أو نموذج انعكاس فونغ للأسطح اللامعة) لحساب احتمالية انعكاس فوتون قادم من الضوء باتجاه الكاميرا، ويُضرب هذا الاحتمال في سطوع الضوء لتحديد سطوع البكسل. في حال وجود مصادر ضوء متعددة، تُجمع مساهمات سطوعها. بالنسبة للصور الملونة، تُكرر الحسابات لأطوال موجية متعددة للضوء (مثل الأحمر والأخضر والأزرق). [ 8 ] : 11.2.2 [ 42 ] : 8

يُوسّع تتبع الأشعة الكلاسيكي (المعروف أيضًا باسم تتبع الأشعة على نمط ويتد أو تتبع الأشعة التكراري ) هذه الطريقة ليتمكن من عرض المرايا والأجسام الشفافة. إذا انطلق شعاع مُتتبع للخلف من الكاميرا من نقطة على مرآة، تُستخدم معادلة الانعكاس من البصريات الهندسية لحساب اتجاه الشعاع المنعكس، ثم يُطلق شعاع آخر للخلف في ذلك الاتجاه. أما إذا انطلق شعاع من سطح شفاف، فتُطلق أشعة للخلف لكل من الأشعة المنعكسة والمنكسرة (باستخدام قانون سنيل لحساب اتجاه الانكسار)، ولذلك يحتاج تتبع الأشعة إلى دعم "شجرة" متفرعة من الأشعة. في التطبيقات البسيطة، تُستدعى دالة تكرارية لتتبع كل شعاع. [ 8 ] : 11.2.2 [ 42 ] : 9

تُجري تقنية تتبع الأشعة عادةً عملية منع التعرجات عن طريق حساب متوسط ​​عينات متعددة لكل بكسل. وقد تستخدم أيضًا عينات متعددة لتأثيرات مثل عمق المجال وضبابية الحركة . إذا استُخدمت اتجاهات أشعة أو أوقات متساوية التباعد لكل من هذه الميزات، فسيتطلب الأمر عددًا كبيرًا من الأشعة، وسيظل بعض التعرج موجودًا. تتجنب تقنيات تتبع الأشعة من نوع Cook أو العشوائية أو مونت كارلو هذه المشكلة باستخدام أخذ عينات عشوائية بدلًا من العينات متساوية التباعد. يُطلق على هذا النوع من تتبع الأشعة عادةً اسم تتبع الأشعة الموزع ، لأنه يأخذ عينات من الأشعة من توزيعات احتمالية . يمكن لتتبع الأشعة الموزع أيضًا عرض ظلال "ناعمة" واقعية من مصادر إضاءة كبيرة باستخدام عينة عشوائية من النقاط على مصدر الضوء عند اختبار التظليل، ويمكنه محاكاة الانحراف اللوني عن طريق أخذ عينات من أطوال موجية متعددة من طيف الضوء . [ 42 ] : 10 [ 45 ] : 25

تعكس المواد السطحية الحقيقية كميات ضئيلة من الضوء في جميع الاتجاهات تقريبًا نظرًا لاحتوائها على نتوءات وأخاديد صغيرة (أو مجهرية). يمكن لتقنية تتبع الأشعة التوزيعية محاكاة ذلك عن طريق أخذ عينات من اتجاهات الأشعة الممكنة، مما يسمح بعرض انعكاسات ضبابية من الأسطح اللامعة والمعدنية. مع ذلك، إذا تكررت هذه العملية بشكل متكرر لمحاكاة الإضاءة غير المباشرة الواقعية، وإذا تم أخذ أكثر من عينة واحدة عند كل نقطة على السطح، فإن شجرة الأشعة ستصبح ضخمة بسرعة. هناك نوع آخر من تتبع الأشعة، يُسمى تتبع المسار ، يتعامل مع الضوء غير المباشر بكفاءة أكبر، متجنبًا التفرع، ويضمن أخذ عينات من توزيع جميع المسارات الممكنة من مصدر الضوء إلى الكاميرا بطريقة غير متحيزة . [ 45 ] : 25-27 [ 44 ]

كان تتبع الأشعة يُستخدم غالبًا لتجسيد الانعكاسات في أفلام الرسوم المتحركة، إلى أن أصبح تتبع المسار معيارًا في معالجة الأفلام. كما استخدمت أفلام مثل "شريك 2" و "جامعة الوحوش" تتبع الأشعة الموزعة أو تتبع المسار لحساب الإضاءة غير المباشرة مسبقًا لمشهد أو إطار قبل معالجته باستخدام تقنية التنميط النقطي. [ 17 ] : 118-121

أتاحت التطورات في تقنية وحدات معالجة الرسومات (GPU) إمكانية تتبع الأشعة في الوقت الفعلي في الألعاب، على الرغم من أنها تُستخدم حاليًا بشكل شبه دائم مع تقنية التنميط النقطي. [ 14 ] : 2 وهذا يُتيح تأثيرات بصرية يصعب تحقيقها باستخدام التنميط النقطي فقط، بما في ذلك الانعكاس من الأسطح المنحنية والأجسام ذات الانعكاسات المتبادلة، [ 61 ] : 305 وظلال دقيقة على نطاق واسع من المسافات واتجاهات الأسطح. [ 62 ] : 159-160 وتُدعم تقنية تتبع الأشعة في الإصدارات الحديثة من واجهات برمجة تطبيقات الرسومات المستخدمة في الألعاب، مثل DirectX و Metal و Vulkan . [ 63 ]

استُخدم تتبع الأشعة لمحاكاة الثقوب السوداء ، وإظهار الأجسام المتحركة بسرعة تقارب سرعة الضوء، وذلك من خلال مراعاة انحناء الزمكان والتأثيرات النسبية أثناء محاكاة أشعة الضوء. [ 64 ] [ 65 ]

راديوسيتي

عرض توضيحي كلاسيكي للإشعاعية. تُقسّم الأسطح إلى شبكات 16×16 أو 16×32. أعلى: ضوء مباشر فقط. أسفل: حل الإشعاعية ( لبياض 0.85).
أعلى: المشهد نفسه بشبكة إشعاعية أدق، مع تنعيم الأجزاء أثناء العرض النهائي باستخدام الاستيفاء الثنائي الخطي . أسفل: المشهد المعروض باستخدام تتبع المسار (باستخدام مُعالج العرض PBRT).

الإشعاعية (نسبةً إلى الكمية الإشعاعية التي تحمل الاسم نفسه ) هي طريقة لعرض الأجسام المضاءة بضوء منعكس عن أسطح خشنة أو غير لامعة . يُطلق على هذا النوع من الإضاءة اسم الإضاءة غير المباشرة ، أو إضاءة البيئة ، أو الإضاءة المنتشرة ، أو الانعكاس المنتشر ، وتُسمى مشكلة عرضها بشكل واقعي بالإضاءة الشاملة . لا تستطيع تقنيات التنميط النقطي وأشكال تتبع الأشعة الأساسية (باستثناء تتبع الأشعة التوزيعي وتتبع المسار) سوى تقريب الإضاءة غير المباشرة تقريبًا، على سبيل المثال بإضافة كمية إضاءة "محيطة" موحدة يختارها الفنان. كما تُناسب تقنيات الإشعاعية عرض المشاهد التي تحتوي على مصادر إضاءة مساحية مثل ألواح الإضاءة الفلورية المستطيلة، والتي يصعب تمثيلها باستخدام التنميط النقطي وتتبع الأشعة التقليدي. تُعتبر الإشعاعية طريقة قائمة على الفيزياء ، أي أنها تهدف إلى محاكاة تدفق الضوء في بيئة ما باستخدام معادلات وبيانات تجريبية من الفيزياء، إلا أنها غالبًا ما تفترض أن جميع الأسطح معتمة ولامبرتية تمامًا ، مما يقلل من الواقعية ويحد من قابليتها للتطبيق. [ 8 ] : 10، 11.2.1 [ 10 ] : 888، 893 [ 66 ] [ 67 ] : 6

في طريقة الإشعاعية الأصلية (التي طُرحت لأول مرة عام ١٩٨٤)، والتي تُعرف الآن بالإشعاعية الكلاسيكية ، تُقسّم الأسطح والأضواء في المشهد إلى أجزاء تُسمى رقعًا ، وهي عملية تُسمى التجزئة (هذه الخطوة تجعلها طريقة العناصر المحدودة ). يجب على برنامج العرض تحديد نسبة الضوء المنبعث أو المنعكس بشكل منتشر (المشتت) من كل رقعة والتي تستقبلها الرقع الأخرى. تُسمى هذه النسب عوامل الشكل أو عوامل الرؤية (استُخدمت لأول مرة في الهندسة لنمذجة انتقال الحرارة الإشعاعي ). تُضرب عوامل الشكل في معامل البياض للسطح المستقبل وتُوضع في مصفوفة . يمكن بعد ذلك التعبير عن الإضاءة في المشهد كمعادلة مصفوفية (أو ما يُكافئها كنظام معادلات خطية ) يمكن حلها باستخدام طرق من الجبر الخطي . [ ٦٦ ] [ ٦٨ ] : ٤٦ [ ١٠ ] : ٨٨٨، ٨٩٦

يُعطي حل معادلة الإشعاعية إجمالي كمية الضوء المنبعث والمنعكس من كل رقعة، والتي تُقسم على المساحة للحصول على قيمة تُسمى الإشعاعية ، والتي يمكن استخدامها عند تحويل الصور إلى صور نقطية أو تتبع الأشعة لتحديد لون البكسلات التي تُمثل الأجزاء المرئية من الرقعة. في العرض الفوري، يمكن حساب هذه القيمة (أو ما يُعرف عادةً بالإشعاعية ، والتي لا تعتمد على بياض السطح المحلي) مسبقًا وتخزينها في نسيج (يُسمى خريطة الإشعاعية ) أو تخزينها كبيانات رؤوس للنماذج ثلاثية الأبعاد. استُخدمت هذه الميزة في برامج التصور المعماري للسماح بجولات افتراضية فورية داخل المبنى بعد حساب الإضاءة. [ 10 ] : 890 [ 8 ] : 11.5.1 [ 67 ] : 332

يُسبب الحجم الكبير للمصفوفات المستخدمة في الإشعاعية الكلاسيكية (مربع عدد الرقع) مشاكل في المشاهد الواقعية. قد تستخدم التطبيقات العملية تكرارات جاكوبي أو جاوس-سيدل ، وهو ما يُعادل (على الأقل في حالة جاكوبي) محاكاة انتشار الضوء ارتدادًا تلو الآخر حتى تصبح كمية الضوء المتبقية (التي لم تمتصها الأسطح بعد) ضئيلة. يعتمد عدد التكرارات (الارتدادات) المطلوبة على المشهد، وليس على عدد الرقع، لذا فإن إجمالي العمل يتناسب مع مربع عدد الرقع (في المقابل، يتطلب حل معادلة المصفوفة باستخدام حذف جاوس عملًا يتناسب مع مكعب عدد الرقع). يمكن إعادة حساب عوامل الشكل عند الحاجة، لتجنب تخزين مصفوفة كاملة في الذاكرة. [ 10 ] : 901، 907

غالبًا ما تتحدد جودة العرض بحجم الرقع، فعلى سبيل المثال، تتطلب دقة تصوير حواف الظلال شبكات دقيقة للغاية. ومن التحسينات المهمة تقنية الإشعاعية الهرمية ، التي تستخدم شبكة أكثر خشونة (رقع أكبر) لمحاكاة انتقال الضوء بين الأسطح المتباعدة، وتقسم الرقع بشكل تكيفي حسب الحاجة. وهذا يسمح باستخدام الإشعاعية في مشاهد أكبر وأكثر تعقيدًا. [ 10 ] : 975، 939

تدعم الإصدارات البديلة والموسعة لطريقة الإشعاعية الأسطح غير اللامبرتية، مثل الأسطح اللامعة والمرايا، وتستخدم أحيانًا أحجامًا أو "مجموعات" من الكائنات بالإضافة إلى رقع الأسطح. تستخدم الإشعاعية العشوائية أو مونت كارلو أخذ عينات عشوائية بطرق مختلفة، مثل أخذ عينات من الضوء الساقط بدلًا من التكامل على جميع الرقع، مما قد يحسن الأداء ولكنه يزيد من التشويش (يمكن تقليل هذا التشويش باستخدام تكرارات حتمية كخطوة نهائية، على عكس تشويش تتبع المسار). تُستخدم الإصدارات المبسطة والمحسوبة جزئيًا من الإشعاعية على نطاق واسع للعرض في الوقت الفعلي، جنبًا إلى جنب مع تقنيات مثل إشعاعية الشجرة الثمانية التي تخزن تقريبات لحقل الضوء . [ 10 ] : 979، 982 [ 68 ] : 49 [ 69 ] [ 8 ] : 11.5

تتبع المسار

كجزء من منهج يُعرف باسم العرض القائم على الفيزياء ، أصبح تتبع المسار التقنية السائدة لعرض المشاهد الواقعية، بما في ذلك المؤثرات الخاصة بالأفلام. [ 70 ] على سبيل المثال، يستخدم برنامج Blender ثلاثي الأبعاد مفتوح المصدر الشهير تتبع المسار في محرك العرض Cycles الخاص به. [ 71 ] عادةً ما تكون الصور المُنتجة باستخدام تتبع المسار للإضاءة الشاملة أكثر تشويشًا من تلك المُنتجة باستخدام الإشعاعية (الخوارزمية المنافسة الرئيسية للإضاءة الواقعية)، ولكن قد يصعب تطبيق الإشعاعية على المشاهد المعقدة، كما أنها عُرضة للتشوهات الناتجة عن استخدام تمثيل مُجزأ للإشعاع . [ 70 ] [ 10 ] : 975-976، 1045

على غرار تتبع الأشعة الموزع ، يُعد تتبع المسار نوعًا من تتبع الأشعة العشوائي أو الاحتمالي الذي يستخدم تكامل مونت كارلو أو شبه مونت كارلو . وقد اقترحه جيم كاجيا وأطلق عليه هذا الاسم عام 1986 في نفس الورقة البحثية التي تناولت معادلة العرض . لاحظ كاجيا أنه يمكن تجنب جزء كبير من تعقيد تتبع الأشعة الموزع من خلال تتبع مسار واحد فقط من الكاميرا في كل مرة (في تطبيق كاجيا، تم كسر قاعدة "عدم التفرع" هذه بتتبع أشعة إضافية من كل نقطة تقاطع سطح إلى نقاط مختارة عشوائيًا على كل مصدر ضوء). اقترح كاجيا تقليل التشويش الموجود في الصور الناتجة باستخدام أخذ العينات الطبقية وأخذ العينات المهمة لاتخاذ قرارات عشوائية مثل اختيار الشعاع المراد تتبعه في كل خطوة من المسار. حتى مع هذه التقنيات، لم يكن تتبع المسار عمليًا لعرض الأفلام باستخدام أجهزة الكمبيوتر المتاحة في ذلك الوقت، لأن التكلفة الحسابية لتوليد عينات كافية لتقليل التباين إلى مستوى مقبول كانت مرتفعة للغاية. لم يُعرض فيلم "بيت الوحش" ، وهو أول فيلم روائي طويل تم إنتاجه بالكامل باستخدام تقنية تتبع المسار، إلا بعد عشرين عامًا. [ 44 ] [ 70 ] [ 72 ]

في أبسط صورها، تُعدّ تقنية تتبع المسار غير فعّالة (إذ تتطلب عددًا كبيرًا جدًا من العينات) لعرض الانعكاسات الضوئية والمشاهد التي يدخل فيها الضوء بشكل غير مباشر عبر مساحات ضيقة. وقد بُذلت محاولات لمعالجة هذه العيوب في تسعينيات القرن الماضي. يتشابه تتبع المسار ثنائي الاتجاه مع رسم خرائط الفوتونات ، حيث يتتبع الأشعة من مصدر الضوء والكاميرا بشكل منفصل، ثم يجد طرقًا لربط هذه المسارات (ولكن على عكس رسم خرائط الفوتونات، فإنه عادةً ما يأخذ عينات من مسارات ضوئية جديدة لكل بكسل بدلًا من استخدام نفس البيانات المخزنة مؤقتًا لجميع البكسلات). تقوم خوارزمية نقل الضوء "متروبوليس" بأخذ عينات من المسارات عن طريق تعديل المسارات التي تم تتبعها مسبقًا، مع قضاء وقت أطول في استكشاف المسارات المشابهة لمسارات "ساطعة" أخرى، مما يزيد من فرصة اكتشاف مسارات أكثر سطوعًا. يوفر أخذ العينات المتعددة المهمة طريقة لتقليل التباين عند دمج عينات من أكثر من طريقة أخذ عينات، خاصةً عندما تكون بعض العينات أكثر ضوضاءً من غيرها. [ 70 ] [ 18 ]

لُخِّص هذا العمل اللاحق ووُسِّع نطاقه في أطروحة الدكتوراه التي قدمها إريك فيتش عام ١٩٩٧، والتي ساهمت في زيادة الاهتمام بتقنية تتبع المسار في أوساط مجتمع رسومات الحاسوب. أثبت برنامج أرنولد للرسم ، الذي صدر لأول مرة عام ١٩٩٨، أن تقنية تتبع المسار عمليةٌ عمليةٌ في عرض إطارات الأفلام، وأن هناك طلبًا على عرضٍ غير متحيزٍ وقائمٍ على الفيزياء في صناعة السينما؛ وبدأت تظهر برامج أخرى تجارية ومفتوحة المصدر لتتبع المسار. وتمت معالجة التكلفة الحسابية من خلال التطورات السريعة في أداء وحدات المعالجة المركزية والمجموعات الحاسوبية . [ ٧٠ ]

إن بساطة تتبع المسار النسبية وطبيعته كطريقة مونت كارلو (أخذ عينات من مئات أو آلاف المسارات لكل بكسل) جعلته جذابًا للتنفيذ على وحدة معالجة الرسومات ، لا سيما على وحدات معالجة الرسومات الحديثة التي تدعم تقنية تسريع تتبع الأشعة مثل RTX و OptiX من Nvidia . [ 73 ] ومع ذلك، فإن تتبع المسار ثنائي الاتجاه ونقل الضوء Metropolis أكثر صعوبة في التنفيذ بكفاءة على وحدة معالجة الرسومات. [ 74 ] [ 75 ]

طُوِّرت تقنياتٌ لإزالة التشويش من مخرجات تتبُّع المسار، مما يُقلِّل عدد المسارات المطلوبة لتحقيق جودة مقبولة، مع احتمال فقدان بعض التفاصيل أو ظهور تشوهات صغيرة النطاق أكثر إزعاجًا من التشويش نفسه. [ 76 ] [ 77 ] وتُستخدم الشبكات العصبية الآن على نطاق واسع لهذا الغرض. [ 78 ] [ 79 ] [ 80 ]

لا تزال الأبحاث جارية لتحسين تتبع المسار. وقد تم استكشاف العديد من أشكال تتبع المسار ثنائي الاتجاه ونقل الضوء باستخدام خوارزمية متروبوليس، بالإضافة إلى طرق دمج تتبع المسار مع رسم خرائط الفوتونات. [ 81 ] [ 82 ] وتقوم أساليب توجيه المسار الحديثة بإنشاء تقريبات لتوزيع احتمالية مجال الضوء في كل حجم من الفضاء، مما يسمح بأخذ عينات من المسارات بشكل أكثر فعالية. [ 82 ]

بفضل دمج تقنيات إزالة التشويش وتسريع تتبع الأشعة باستخدام الأجهزة، أصبح من الممكن الآن استخدام تتبع المسار للعرض في الوقت الفعلي . ونظرًا لقيود الأداء، يمكن دمج تقنيات متحيزة مثل ذاكرة التخزين المؤقت للإشعاع. ويهدف إعادة أخذ العينات المكانية والزمانية (ReSTIR) إلى تحسين جودة تتبع المسار في الوقت الفعلي، والسماح بإضاءة أكثر تعقيدًا من خلال إعادة استخدام العينات (المسارات) من الإطارات السابقة والبكسلات المجاورة. [ 83 ] : 16.2.4 [ 84 ]

التعلم الآلي

ابتداءً من عام 2003، استُخدمت تقنيات التعلّم الآلي في مجالات أخرى من رسومات الحاسوب ، مثل توليف النسيج ، ومطابقة الأسطح مع السحب النقطية ، ومطابقة المنحنيات مع بيانات التقاط الحركة . [ 85 ] وقد توسّع استخدام التعلّم الآلي في العرض مع توفّر وحدات معالجة الرسومات (GPUs) القادرة على تقييم الشبكات العصبية (وخاصة الشبكات العصبية الالتفافية ) بسرعة.

استُخدمت الشبكات العصبية ونماذج خليط غاوسي بالتزامن مع تقنيات العرض، مثل تتبع المسار، لترميز دوال توزيع الانعكاس ثنائية الاتجاه (BRDFs)، أو لترميز الإشعاع المخزن مؤقتًا عند نقاط في الفضاء (لتسريع العرض المتحيز أو لتوجيه المسار). وتتبنى حقول الإشعاع العصبية (NeRFs) النهج الأخير إلى أقصى حد، حيث تُرمّز الإشعاع عند جميع النقاط في الحجم، وتستخدم تقييم هذا التقريب كطريقة العرض الأساسية. [ 86 ] : 16.3.2

يُعدّ تنقية الصور المُتتبعة مسارياً من أكثر تطبيقات التعلّم الآلي شيوعاً في مجال العرض ثلاثي الأبعاد (في الواقع، تستخدم معظم عمليات تتبع المسار حالياً مُنقّياً للضوضاء من هذا النوع). تستطيع الشبكات العصبية المُدرّبة على أزواج من الصور ذات الضوضاء العالية والمنخفضة (أو أحياناً أزواج من الصور ذات الضوضاء غير المترابطة) استخدام بيانات مثل متجه السطح العمودي والبياض ، بالإضافة إلى الصورة المعروضة، لتقليل التشويش أو التشوهات والحفاظ على تفاصيل النسيج، وهي فعّالة في إزالة وحدات البكسل الساطعة المتناثرة، والتي تُسمى "اليراعات"، والتي تظهر بكثرة في تتبع المسار. كما تستطيع مُنقّيات الضوضاء المُخصصة للعرض ثلاثي الأبعاد في الوقت الفعلي العمل مع عدد قليل جداً من العينات وتحسين التماسك الزمني لتقليل الوميض. [ 86 ] : 16.3.2 [ 14 ] : 26.5

تسريع الأجهزة

عادةً ما تكون عملية العرض محدودة بقدرة الحوسبة المتاحة وعرض نطاق الذاكرة ، ولذلك تم تطوير أجهزة متخصصة لتسريعها، وخاصةً للعرض في الوقت الفعلي . وتتطلب هذه العملية ميزات برمجية مثل مخزن الإطارات للرسومات النقطية لعرض مخرجات العرض بسلاسة في الوقت الفعلي.

لا يحل تسريع الأجهزة محل استخدام البرامج للعرض، بل إنه يسرع العمليات أو الحسابات المحددة باستخدام دوائر مخصصة، أو يقوم بتشغيل أجزاء من كود البرنامج على نوع مختلف من المعالج.

تاريخ

في عصر شاشات العرض المتجهة (المعروفة أيضًا باسم شاشات العرض الخطية )، كانت وحدة معالجة العرض (DPU) عبارة عن وحدة معالجة مركزية مخصصة أو معالج مساعد يحتفظ بقائمة من العناصر المرئية ويعيد رسمها باستمرار على الشاشة عن طريق التحكم في شعاع إلكتروني . وقد تضمنت وحدات معالجة العرض المتقدمة، مثل نظام الرسم الخطي الأول من إيفانز آند ساذرلاند (والنماذج اللاحقة التي تم إنتاجها حتى ثمانينيات القرن العشرين)، ميزات تحويل الإحداثيات ثلاثية الأبعاد لتسريع عرض الصور الهيكلية . [ 21 ] : 93-94، 404-421 [ 87 ] كما صنعت إيفانز آند ساذرلاند نظام عرض القبة السماوية ديجيستار ، وهو عبارة عن شاشة عرض متجهة يمكنها عرض كل من النجوم والرسومات الهيكلية (تم استخدام نظامي ديجيستار وديجيستار 2 المتجهين في العديد من القباب السماوية، وربما لا يزال بعضها قيد التشغيل). [ 88 ] [ 89 ] [ 90 ] استُخدم نموذج أولي من Digistar لعرض حقول النجوم ثلاثية الأبعاد لفيلم Star Trek II: The Wrath of Khan - وهي من أوائل مشاهد الرسومات الحاسوبية ثلاثية الأبعاد التي شوهدت في فيلم روائي طويل. [ 91 ]

في سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي، كان يتم تنفيذ معالجة الرسومات ثلاثية الأبعاد المظللة عادةً على أجهزة كمبيوتر عامة الأغراض، مثل جهاز PDP-10 الذي استخدمه الباحثون في جامعة يوتا [ 92 ] [ 54 ] . وكان من الصعب تسريع هذه العملية باستخدام أجهزة متخصصة لأنها تتضمن سلسلة من الخطوات المعقدة، وتتطلب معالجة البيانات، واتخاذ القرارات، وقدرات حسابية لا توفرها عادةً إلا وحدات المعالجة المركزية (على الرغم من اقتراح دوائر مخصصة لتسريع عمليات معينة [ 92 ] ). وفي بعض الأحيان، كانت تُستخدم الحواسيب العملاقة أو الحواسيب أو المجموعات الحاسوبية متعددة المعالجات المصممة خصيصًا لتتبع الأشعة. [ 57 ] في عام 1981، صمم جيمس هـ. كلارك ومارك هانا محرك الهندسة، وهو شريحة VLSI لتنفيذ بعض خطوات سلسلة معالجة الصور النقطية ثلاثية الأبعاد، وأسسا شركة سيليكون جرافيكس (SGI) لتسويق هذه التقنية. [ 93 ] [ 94 ]

احتوت أجهزة الكمبيوتر المنزلية وأجهزة ألعاب الفيديو في ثمانينيات القرن الماضي على معالجات رسومية مساعدة قادرة على تمرير وتعبئة مساحات الشاشة، ورسم الصور النقطية والخطوط، على الرغم من أنها لم تكن مفيدة في عرض صور واقعية. [ 95 ] [ 96 ] ومع نهاية ثمانينيات القرن الماضي، بدأت بطاقات رسومات الكمبيوتر الشخصي وألعاب الأركيد المزودة بتقنية تسريع عرض الرسومات ثلاثية الأبعاد بالظهور، وفي تسعينيات القرن الماضي أصبحت هذه التقنية شائعة. واليوم، حتى معالجات الأجهزة المحمولة منخفضة الطاقة تتضمن عادةً ميزات تسريع الرسومات ثلاثية الأبعاد. [ 93 ] [ 97 ]

وحدات معالجة الرسومات

تطورت معالجات الرسومات ثلاثية الأبعاد في التسعينيات إلى وحدات معالجة الرسومات الحديثة (GPUs). تُعدّ وحدات معالجة الرسومات معالجات متعددة الأغراض، مثل وحدات المعالجة المركزية (CPUs )، ولكنها مصممة لمهام يمكن تقسيمها إلى العديد من المهام الفرعية الصغيرة والمتشابهة والمستقلة في الغالب (مثل عرض وحدات البكسل الفردية) وتنفيذها بالتوازي . هذا يعني أن وحدة معالجة الرسومات يمكنها تسريع أي خوارزمية عرض يمكن تقسيمها إلى مهام فرعية بهذه الطريقة، على عكس معالجات الرسومات ثلاثية الأبعاد في التسعينيات التي صُممت فقط لتسريع خوارزميات الترسيم النقطي المحددة وتأثيرات التظليل والإضاءة البسيطة (على الرغم من إمكانية استخدام حيل لإجراء حسابات أكثر عمومية). [ 8 ] : الفصل 3 [ 98 ]

بسبب أصولها، لا تزال وحدات معالجة الرسومات (GPUs) توفر عادةً تسريعًا متخصصًا للأجهزة لبعض خطوات مسار معالجة الصور النقطية ثلاثية الأبعاد التقليدية ، بما في ذلك إزالة الأسطح المخفية باستخدام مخزن العمق (z-buffer) ، ورسم الخرائط النسيجية باستخدام خرائط MIP ، ولكن هذه الميزات لم تعد تُستخدم دائمًا. [ 8 ] : الفصل 3. تتميز وحدات معالجة الرسومات الحديثة بميزات لتسريع إيجاد تقاطعات الأشعة مع التسلسل الهرمي للحجم المحيط ، للمساعدة في تسريع جميع أنواع تتبع الأشعة وتتبع المسار ، [ 59 ] بالإضافة إلى ميزات تسريع الشبكة العصبية المفيدة أحيانًا في عملية العرض. [ 99 ]

تُدمج وحدات معالجة الرسومات (GPUs) عادةً مع أنظمة ذاكرة عالية النطاق الترددي لدعم متطلبات النطاق الترددي للقراءة والكتابة اللازمة للعرض عالي الدقة في الوقت الفعلي، لا سيما عند الحاجة إلى عدة تمريرات لعرض إطار واحد. مع ذلك، قد يكون زمن استجابة الذاكرة أعلى منه في وحدة المعالجة المركزية (CPU)، مما قد يُشكل مشكلة إذا كان المسار الحرج في الخوارزمية يتضمن العديد من عمليات الوصول إلى الذاكرة. يتقبل تصميم وحدة معالجة الرسومات زمن الاستجابة العالي كأمر لا مفر منه (جزئيًا بسبب مشاركة عدد كبير من الخيوط ناقل الذاكرة )، ويحاول "إخفاءه" من خلال التبديل الفعال بين الخيوط، بحيث يمكن لخيط مختلف إجراء العمليات الحسابية بينما ينتظر الخيط الأول اكتمال عملية قراءة أو كتابة. [ 8 ] : الفصل 3 [ 100 ] [ 101 ]

لن تعمل خوارزميات العرض بكفاءة على وحدة معالجة الرسومات (GPU) إلا إذا أمكن تنفيذها باستخدام مجموعات صغيرة من الخيوط التي تؤدي في الغالب نفس العمليات. كمثال على التعليمات البرمجية التي تفي بهذا الشرط: عند عرض مربع صغير من البكسلات في صورة بسيطة مُتتبعة الأشعة ، من المرجح أن تتقاطع جميع الخيوط مع نفس الكائن وتُجري نفس حسابات الإضاءة. ولأسباب تتعلق بالأداء والبنية، تُشغّل وحدات معالجة الرسومات مجموعات من حوالي 16 إلى 64 خيطًا تُسمى "الالتفافات" أو "الجبهات الموجية" بشكل متزامن (تُنفذ جميع الخيوط في المجموعة نفس التعليمات في نفس الوقت). إذا لم تكن جميع الخيوط في المجموعة بحاجة إلى تشغيل كتل معينة من التعليمات البرمجية (بسبب ظروف معينة)، فستكون بعض الخيوط خاملة، أو سيتم تجاهل نتائج حساباتها، مما يؤدي إلى تدهور الأداء. [ 8 ] : الفصل 3 [ 101 ]

معالجة الأجهزة والبرامج

تاريخيًا، كان مصطلح " الرسم باستخدام الأجهزة " (ربما اختصارًا لـ "الرسم المُسرّع بالأجهزة" أو "الرسم بمساعدة الأجهزة") يُستخدم أحيانًا للدلالة على الرسم باستخدام مسار معالجة الصور النقطية المُسرّع بالأجهزة (عادةً للرسم في الوقت الفعلي ). [ 67 ] : 243، 249، 284، 324. في المقابل، كان "الرسم باستخدام البرامج" يعني الرسم غير المتصل بالإنترنت باستخدام برامج غير محدودة بقدرات أجهزة الرسومات، ويمكنها استخدام تقنيات أكثر واقعية وأعلى جودة. [ 6 ] : 1.5. وقد تطور كل من الرسم باستخدام الأجهزة والبرامج، وعلى الرغم من استمرار استخدام هذه المصطلحات، إلا أن معناها قد يعتمد الآن على السياق.

عندما طُرحت تقنيتا OpenGL و Direct3D في تسعينيات القرن الماضي، برزت الحاجة إلى استخدام واجهات برمجة التطبيقات هذه على أجهزة الكمبيوتر التي لا تدعم تسريع الأجهزة للرسومات ثلاثية الأبعاد. ووُفرت تطبيقات عرض "احتياطية" لا تتطلب أجهزة خاصة، وتُسمى أحيانًا "برامج العرض" (أما اليوم، فتسريع الأجهزة متوفر دائمًا تقريبًا، وتُستخدم هذه التطبيقات التي تعتمد على وحدة المعالجة المركزية فقط بشكل أساسي لأغراض الاختبار). [ 102 ] : الفصل 2، 13. وفي الآونة الأخيرة، قد يعني "العرض البرمجي" أيضًا العرض الذي لا يستخدم واجهات برمجة تطبيقات الرسومات مثل OpenGL أو Metal أو Direct3D أو Vulkan . [ 103 ] : مقدمة.

أصبحت أنواع برامج العرض التي كانت تُعرف سابقًا باسم "برامج العرض البرمجية" (مثل برامج عرض تتبع المسار المستخدمة في العرض غير المتصل للأفلام) تستخدم الآن بشكل شائع تسريع وحدة معالجة الرسومات ، غالبًا عبر واجهات برمجة تطبيقات مثل CUDA أو OpenCL ، وهي غير مخصصة لوحدة معالجة رسومات محددة. وبما أن واجهات برمجة التطبيقات هذه تسمح بتشغيل كود C++ على وحدة معالجة الرسومات، أصبح من الممكن الآن تشغيل نفس كود العرض على وحدة المعالجة المركزية أو وحدة معالجة الرسومات. [ 73 ]

التسلسل الزمني للخوارزميات والتقنيات

فيما يلي جدول زمني تقريبي لتقنيات العرض التي يتم ذكرها بشكل متكرر، بما في ذلك مجالات البحث الحالية. تجدر الإشارة إلى أنه حتى في الحالات التي تم فيها ذكر فكرة ما في ورقة بحثية محددة، كان هناك دائمًا تقريبًا العديد من الباحثين أو الفرق العاملة في نفس المجال (بما في ذلك الأعمال السابقة ذات الصلة). عندما يتم اقتراح طريقة لأول مرة، غالبًا ما تكون غير فعالة للغاية، ويتطلب الأمر مزيدًا من البحث والجهود العملية لتحويلها إلى تقنية مفيدة. [ 10 ] : 887

تركز القائمة على الأبحاث الأكاديمية ولا تشمل الأجهزة. (للمزيد من المعلومات التاريخية، انظر الروابط الخارجية ، بالإضافة إلى تاريخ رسومات الحاسوب والعصر الذهبي لألعاب الفيديو في صالات الألعاب ).

انظر أيضاً

مراجع

  1. "Rendering, N., Sense IV.9.a". قاموس أكسفورد الإنجليزي . مارس 2024. doi : 10.1093/OED/1142023199 .
  2. "Render, V., Sense I.3.b". قاموس أكسفورد الإنجليزي . يونيو 2024. doi : 10.1093/OED/1095944705 .
  3. "Rendering, N., Sense III.5.a". قاموس أكسفورد الإنجليزي . مارس 2024. doi : 10.1093/OED/1143106586 .
  4. "Render, V., Sense IV.22.a". قاموس أكسفورد الإنجليزي . يونيو 2024. doi : 10.1093/OED/1039673413 .
  5. فار، مات ؛ جاكوب، وينزل؛ همفريز، جريج (28 مارس 2023). "1 مقدمة" . العرض القائم على الفيزياء: من النظرية إلى التطبيق (الطبعة الرابعة ). كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN  978-0262048026تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 مارس 2026 .
  6. 1 2 3 4 5 6 7 8 راغافاتشاري، ساتي (2005). الرسم للمبتدئين . دار فوكال للنشر. ISBN 0-240-51935-3.
  7. 1 2 3 4 هيوز، جون ف.؛ فان دام، أندرياس ؛ ماكغواير، مورغان؛ سكلار، ديفيد ف.؛ فولي، جيمس د .؛ فاينر، ستيفن ك.؛ أكلي، كورت (2014). رسومات الحاسوب: المبادئ والتطبيق (الطبعة الثالثة ). أديسون-ويسلي. ISBN  978-0-321-39952-6.
  8. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 أكينين مولر، توماس ؛ هينز، اريك. هوفمان، ناتي. بيسي، أنجيلو؛ إيوانيكي، ميشال؛ هيلير، سيباستيان (2018). العرض في الوقت الحقيقي ( الطبعة الرابعة). بوكا راتون، فلوريدا: AK Peters/CRC Press. رقم ISBN  978-1138627000.
  9. "ما هو محرك العرض؟ | قاموس" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 21-02-2024 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-02-2024 .
  10. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 غلاسنر، أندرو س. (2011) [1995]. مبادئ تركيب الصور الرقمية (ملف PDF) . 1.0.1. دار مورغان كوفمان للنشر. ISBN 978-1-55860-276-2تمت أرشفة الملف (PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 27 يناير 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 يناير 2024 .
  11. رومباخ، روبن؛ بلاتمان، أندرياس؛ لورنز، دومينيك؛ إيسر؛ أومر، بيورن (يونيو 2022). توليف الصور عالية الدقة باستخدام نماذج الانتشار الكامنة . مؤتمر IEEE/CVF لعام 2022 حول رؤية الحاسوب والتعرف على الأنماط (CVPR). الصفحات 10674-10685 . arXiv : 2112.10752 . doi : 10.1109/CVPR52688.2022.01042 . 
  12. تيواري، أ.؛ فريد، أ.؛ ثيس، ج.؛ سيتزمان، ف.؛ لومباردي، س.؛ سونكافالي، ك.؛ مارتن-بروالا، ر.؛ سيمون، ت.؛ ساراغيه، ج.؛ نيسنر، م.؛ باندي، ر.؛ فانيلو، س.؛ ويتزستين، ج.؛ تشو، ج.-ي.؛ ثيوبالت، س.؛ أغراوالا، م.؛ شيختمان، إ.؛ غولدمان، د.ب.؛ زولهوفر، م. (مايو 2020). "أحدث ما توصل إليه العلم في مجال العرض العصبي". منتدى رسومات الحاسوب . 39 (2): 701-727 . arXiv : 2004.03805 . doi : 10.1111/cgf.14022 .
  13. غلاسنر، أندرو س. (11 أبريل 2019) [1989]. "مقدمة". مدخل إلى تتبع الأشعة (ملف PDF) . 1.3. دار النشر الأكاديمية. ISBN 978-0-12-286160-4تمت أرشفة الملف (PDF) من النسخة الأصلية في 27 يناير 2024. تم الاطلاع عليه في 27 يناير 2024 .
  14. 1 2 3 4 5 6 7 أكينين-مولر، توماس؛ هاينز، إريك؛ هوفمان، ناتي؛ بيسكي، أنجيلو؛ إيوانيكي، ميخال؛ هيلير، سيباستيان (6 أغسطس 2018). "الفصل 26 على الإنترنت. تتبع الأشعة في الوقت الحقيقي" (ملف PDF) . العرض في الوقت الحقيقي ( الطبعة الرابعة). بوكا راتون، فلوريدا: إيه كيه بيترز/سي آر سي برس. ISBN  978-1138627000تمت أرشفة الملف (PDF) من النسخة الأصلية في 27 يناير 2024. تم الاطلاع عليه في 27 يناير 2024 .
  15. 1 2 3 4 فار، مات ؛ جاكوب، وينزل؛ همفريز، جريج (28 مارس 2023). "1.2 العرض الواقعي وخوارزمية تتبع الأشعة" . العرض القائم على الفيزياء: من النظرية إلى التطبيق ( الطبعة الرابعة). كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN  978-0262048026تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 يناير 2025 .
  16. فار، مات ؛ جاكوب، وينزل؛ همفريز، جريج (28 مارس 2023). "9. قراءات إضافية: البصريات الموجية" . العرض القائم على الفيزياء: من النظرية إلى التطبيق ( الطبعة الرابعة). كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN  978-0262048026تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 يناير 2024 .
  17. 1 2 3 4 5 جاروش، فويتش؛ كريستنسن، بير هـ. (2016). "المسار إلى الأفلام المُتتبعة المسار". أسس واتجاهات في رسومات الحاسوب والرؤية . 10 (2): 103-175 . arXiv : 1611.02145 . doi : 10.1561/0600000073 .
  18. 1 2 3 فيتش، إريك (1997). طرق مونت كارلو القوية لمحاكاة نقل الضوء (ملف PDF) (أطروحة دكتوراه). جامعة ستانفورد.
  19. فار، مات ؛ جاكوب، وينزل؛ همفريز، جريج (28 مارس 2023). "5.2. نماذج الكاميرا الإسقاطية" . العرض القائم على الفيزياء: من النظرية إلى التطبيق ( الطبعة الرابعة). كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN  978-0262048026تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 يناير 2024 .
  20. 1 2 جيسيكي، فريدريك إي؛ لوكهارت، شونا؛ غودمان، مارلا؛ جونسون، سيندي (2023). الرسم الفني مع الرسومات الهندسية، الطبعة السادسة عشرة . بيرسون للتعليم، المحدودة. ISBN 978-0-13-806572-0.
  21. 1 2 3 4 5 6 7 8 فولي، جيمس دفان دام، أندريز (1982). أساسيات رسومات الحاسوب التفاعلية . شركة أديسون-ويسلي للنشر، المحدودة. ISBN 0-201-14468-9.
  22. 1 2 3 "الرسومات المتجهة القابلة للتوسيع (SVG) 2" . W3C. 4 أكتوبر 2018. تم الاطلاع عليه في 20 أغسطس 2025 .
  23. "وحدة تأثيرات التصفية - المستوى 1" . اتحاد شبكة الويب العالمية. 18 ديسمبر 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أغسطس 2025 .
  24. "التركيب والمزج - المستوى 1" . W3C. 21 مارس 2024. تم الاطلاع عليه في 20 أغسطس 2025 .
  25. ماكيو، كلوديا (2006). إنتاج الطباعة في العالم الحقيقي . دار بيتشبيت للنشر. رقم ISBN 978-0321410184.
  26. 1 2 شركة أدوبي سيستمز (1990). دليل مرجعي للغة بوست سكريبت ( الطبعة الثانية). شركة أديسون ويسلي للنشر. ISBN  0-201-18127-4.
  27. 1 2 "SVG: رسومات متجهة قابلة للتوسيع" . مؤسسة موزيلا. 7 أغسطس 2024. مؤرشف من الأصل في 24 أغسطس 2024. تم الاسترجاع في 31 أغسطس 2024 .
  28. ١ ٢ "دليل بلندر ٤.٢: استيراد وتصدير الملفات" . docs.blender.org . مؤسسة بلندر. مؤرشف من الأصل في ٣١ أغسطس ٢٠٢٤. تم الاطلاع عليه في ٣١ أغسطس ٢٠٢٤ .
  29. فار، مات؛ جاكوب، وينزل؛ همفريز، جريج (2023). "تنسيق ملف الإدخال pbrt-v4" . تم الاسترجاع في 31 أغسطس 2024 .
  30. 1 2 دانلوب، رينيه (2014). أساسيات خط إنتاج الأفلام والألعاب . فوكال برس. ISBN 978-1-315-85827-2.
  31. "نبذة عن OpenVDB" . www.openvdb.org . مؤسسة أكاديمية البرمجيات. مؤرشف من الأصل في 3 سبتمبر 2024. تم الاطلاع عليه في 31 أغسطس 2024 .
  32. موسيث، كين (يونيو 2013). "VDB: أحجام متفرقة عالية الدقة ذات طوبولوجيا ديناميكية". معاملات ACM في الرسومات . 32 (3): 1-22 . doi : 10.1145/2487228.2487235 .
  33. بريدسون، روبرت (2015). محاكاة الموائع لرسومات الحاسوب ( الطبعة الثانية). إيه كيه بيترز/سي آر سي برس. رقم ISBN  978-1-482-23283-7.
  34. شميد، كاترين (2 مارس 2023). "تاريخ موجز لـ 170 عامًا لحقول الإشعاع العصبي (NeRF) والهولوغرامات وحقول الضوء" . radiancefields.com . مؤرشف من الأصل في 31 أغسطس 2024. تم الاطلاع عليه في 31 أغسطس 2024 .
  35. 1 2 ميلدنهال، بن؛ سرينيفاسان، براتول ب.؛ تانسيك، ماثيو؛ بارون، جوناثان ت.؛ رامامورثي، رافي؛ نغ، رين (2020). "NeRF: تمثيل المشاهد كحقول إشعاع عصبي لتوليف الرؤية" . تم الاسترجاع في 31 أغسطس 2024 .
  36. 1 2 كيربل، برنارد؛ كوباناس، جورجيوس؛ ليمكويلر، توماس؛ دريتاكيس، جورج (2023). "تقنية التوزيع الغاوسي ثلاثي الأبعاد لعرض مجال الإشعاع في الوقت الحقيقي" . معاملات ACM في الرسومات . 42 (4): 1-14 . doi : 10.1145/3592433 .
  37. 1 2 فار، مات؛ جاكوب، وينزل؛ همفريز، جريج (2023). "دليل مستخدم pbrt-v4" . مؤرشف من الأصل في 3 سبتمبر 2024. تم الاسترجاع في 31 أغسطس 2024 .
  38. 1 2 برينكمان، رون (2008). فن وعلم التركيب الرقمي ( الطبعة الثانية). مورغان كوفمان. ISBN  978-0-12-370638-6.
  39. "دليل بلندر 4.2: العرض: مخرجات العرض: عرض الرسوم المتحركة" . docs.blender.org . مؤسسة بلندر. مؤرشف من الأصل في 31 أغسطس 2024. تم الاطلاع عليه في 31 أغسطس 2024 .
  40. "وثائق RenderMan 26: متغيرات الإخراج العشوائية" . pixar.com . بيكسار. 5 سبتمبر 2023. تم الاطلاع عليه في 15 فبراير 2025 .
  41. 1 2 3 4 5 6 7 8 ستيف مارشنر؛ شيرلي، بيتر (2022). أساسيات رسومات الحاسوب (الطبعة الخامسة ). الصحافة اتفاقية حقوق الطفل. رقم ISBN  978-1-003-05033-9.
  42. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 هاينز، إريك؛ شيرلي، بيتر (25 فبراير 2019). "مصطلحات تتبع الأشعة". جواهر تتبع الأشعة: عرض عالي الجودة وفي الوقت الحقيقي باستخدام DXR وواجهات برمجة التطبيقات الأخرى . بيركلي، كاليفورنيا: Apress. doi : 10.1007/978-1-4842-4427-2 . ISBN 978-1-4842-4427-2.
  43. كوك، روبرت ل. (11 أبريل 2019) [1989]. "5. أخذ العينات العشوائي وتتبع الأشعة الموزع". في: غلاسنر، أندرو س. (محرر). مقدمة في تتبع الأشعة (ملف PDF) . 1.3. دار النشر الأكاديمية. ISBN 978-0-12-286160-4تمت أرشفة الملف (PDF) من النسخة الأصلية في 27 يناير 2024. تم الاطلاع عليه في 27 يناير 2024 .
  44. 1 2 3 4 5 كاجيا، جيمس ت. (1986). "معادلة العرض". مجلة ACM SIGGRAPH لرسومات الحاسوب . 20 (4): 143-150 . doi : 10.1145/15886.15902 .
  45. 1 2 3 4 غلاسنر، أندرو س. (11 أبريل 2019) [1989]. "1. نظرة عامة على تتبع الأشعة". مقدمة في تتبع الأشعة (ملف PDF) . 1.3. دار النشر الأكاديمية. ISBN 978-0-12-286160-4تمت أرشفة الملف (PDF) من النسخة الأصلية في 27 يناير 2024. تم الاطلاع عليه في 27 يناير 2024 .
  46. 1 2 أرفو، جيمس (أغسطس 1986). تتبع الأشعة العكسي (ملاحظات الدورة) (ملف PDF) . SIGGRAPH 1986 التطورات في تتبع الأشعة. المجلد 12. تم الاطلاع عليه في 5 أكتوبر 2024 . 
  47. ^ دوتري، فيليب. بالا، كافيتا؛ بيكارت، فيليب (2015). الإضاءة العالمية المتقدمة (الطبعة الثانية ). ايه كيه بيترز / CRC برس. رقم ISBN  978-1-4987-8562-4.
  48. "دليل Unity: مجسات الضوء: مقدمة" . docs.unity3d.com . مؤرشف من الأصل في 3 سبتمبر 2024. تم الاطلاع عليه في 27 يناير 2024 .
  49. "دليل بلندر: العرض: EEVEE: مجسات الإضاءة: مقدمة" . docs.blender.org . مؤسسة بلندر. مؤرشف من الأصل بتاريخ 24 مارس 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 يناير 2024 .
  50. 1 2 وارنوك، جون (يونيو 1969). خوارزمية السطح المخفي للصور النصفية المولدة بالحاسوب (تقرير). جامعة يوتا. DTIC AD0753671 .
  51. 1 2 بوكنايت، دبليو جيه (1970). "إجراء لإنشاء عروض رسومات حاسوبية ثلاثية الأبعاد بنصف درجة لونية" . اتصالات رابطة آلات الحوسبة . 13 (9): 527-536 . doi : 10.1145/362736.362739 .
  52. ستام، بيت (21 يونيو 2018). "مأساة الصور النقطية عند الدقة المنخفضة: الفرص والتحديات التي تتجاوز "تلميح دلتا""" . rastertragedy.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 سبتمبر 2024 .
  53. 1 2 واتكينز، غاري سكوت (يونيو 1970)، خوارزمية السطح المرئي في الوقت الحقيقي ، جامعة يوتا ، تم الاطلاع عليه في 19 سبتمبر 2024
  54. 1 2 3 4 5 كاتمول، إدوين (ديسمبر 1974). خوارزمية تقسيم فرعي لعرض الأسطح المنحنية على الحاسوب (ملف PDF) (أطروحة دكتوراه). جامعة يوتا . تاريخ الاسترجاع: 19 سبتمبر 2024 .
  55. 1 2 كاربنتر، لورين (يوليو 1984). "المخزن المؤقت A، طريقة سطح مخفي مضاد للتشويش". رسومات الحاسوب . 18 (3): 103-108 . doi : 10.1145/964965.808585 .
  56. 1 2 كوك، روبرت ل.؛ كاربنتر، لورين؛ كاتمول، إدوين (أغسطس 1987). "بنية رييس لعرض الصور". مجلة ACM SIGGRAPH لرسومات الحاسوب . 21 (4): 95-102 . doi : 10.1145/37402.37414 .
  57. 1 2 3 أرفو، جيمس؛ كيرك، ديفيد (11 أبريل 2019) [1989]. "6. مسح لتقنيات تسريع تتبع الأشعة". في جلاسنر، أندرو س. (محرر). مقدمة في تتبع الأشعة (PDF) . 1.3. دار النشر الأكاديمية. ISBN 978-0-12-286160-4تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 سبتمبر 2024 .
  58. 1 2 أبيل، آرثر (1968). "بعض تقنيات تظليل الرسومات الحاسوبية للأجسام الصلبة". وقائع المؤتمر المشترك للحاسوب الربيعي المنعقد في الفترة من 30 أبريل إلى 2 مايو 1968 - AFIPS '68 (ربيع) . ص 37. doi : 10.1145/1468075.1468082 . 
  59. 1 2 ستيتش، مارتن (25 فبراير 2019). "مقدمة". في هاينز، إريك؛ أكينين-مولر، توماس (محرران). جواهر تتبع الأشعة: عرض عالي الجودة وفي الوقت الحقيقي باستخدام DXR وواجهات برمجة التطبيقات الأخرى . بيركلي، كاليفورنيا: Apress. doi : 10.1007/978-1-4842-4427-2 . ISBN 978-1-4842-4427-2.
  60. هانراهان، بات (11 أبريل 2019) [1989]. "2. مسح لخوارزميات تقاطع الأشعة مع الأسطح". في: غلاسنر، أندرو س. (محرر). مقدمة في تتبع الأشعة (ملف PDF) . 1.3. دار النشر الأكاديمية. ISBN 978-0-12-286160-4تمت أرشفة الملف (PDF) من النسخة الأصلية في 27 يناير 2024. تم الاطلاع عليه في 22 سبتمبر 2024 .
  61. ليو، إدوارد؛ ياماس، إغناسيو؛ كانادا، خوان؛ كيلي، باتريك (25 فبراير 2019). "العرض السينمائي في محرك Unreal Engine 4 مع تتبع الأشعة في الوقت الحقيقي وإزالة التشويش". جواهر تتبع الأشعة: عرض عالي الجودة وفي الوقت الحقيقي باستخدام DXR وواجهات برمجة التطبيقات الأخرى . بيركلي، كاليفورنيا: Apress. doi : 10.1007/978-1-4842-4427-2 . ISBN 978-1-4842-4427-2.
  62. بوكسانسكي، جاكوب؛ ويمر، مايكل؛ بيتنر، جيري (25 فبراير 2019). "ظلال مُتتبعة بالأشعة: الحفاظ على معدلات الإطارات في الوقت الفعلي". جواهر تتبع الأشعة: عرض عالي الجودة وفي الوقت الفعلي باستخدام DXR وواجهات برمجة التطبيقات الأخرى . بيركلي، كاليفورنيا: Apress. doi : 10.1007/978-1-4842-4427-2 . ISBN 978-1-4842-4427-2.
  63. ^ "مدونة خرونوس: تتبع الأشعة في فولكان" . www.khronos.org . شركة Khronos Group Inc. 15 ديسمبر 2020 . تم الاسترجاع 27 يناير 2024 .
  64. آلان، ريازويلو (مارس 2019). "رؤية النسبية - الجزء الأول: تتبع الأشعة في مقياس شوارزشيلد لاستكشاف أقصى امتداد تحليلي للمقياس وتقديم عرض دقيق للنجوم". المجلة الدولية للفيزياء الحديثة D. 28 ( 2). arXiv : 1511.06025 . Bibcode : 2019IJMPD..2850042R . doi : 10.1142/S0218271819500421 .
  65. هوارد، أندرو؛ دانس، ساندي؛ كيتشن، ليس (1995). تتبع الأشعة النسبية: محاكاة المظهر المرئي للأجسام سريعة الحركة . جامعة ملبورن، قسم علوم الحاسوب. OCLC 38400480 . 
  66. 1 2 غورال، سيندي م.؛ تورانس، كينيث إي.؛ غرينبيرغ، دونالد ب.؛ باتايل، بينيت (1984). "نمذجة تفاعل الضوء بين الأسطح المنتشرة". وقائع المؤتمر السنوي الحادي عشر حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية . ص 213-222 . doi : 10.1145/800031.808601 . ISBN  0-89791-138-5.
  67. 1 2 3 كوهين، مايكل ف .؛ والاس، جون ر. (1993). الإشعاعية وتوليف الصور الواقعية (ملف PDF) . دار النشر الأكاديمية. ISBN 0-12-178270-0تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 يناير 2025 .
  68. 1 2 دوتري، فيليب (29 سبتمبر 2003)، موسوعة الإضاءة العالمية: الدليل الموجز لخوارزميات الإضاءة العالمية ، تم الاطلاع عليه في 6 أكتوبر 2024
  69. بيكارت، فيليب (1999). الخوارزميات الهرمية والعشوائية للإشعاعية (أطروحة). قسم علوم الحاسوب، جامعة لوفين الكاثوليكية.
  70. 1 2 3 4 5 فار، مات ؛ جاكوب، وينزل؛ همفريز، جريج (28 مارس 2023). "1.6" . العرض القائم على الفيزياء: من النظرية إلى التطبيق ( الطبعة الرابعة). كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN  978-0262048026أُرشف من المصدر الأصلي في 27 يناير 2024. تم الاطلاع عليه في 27 يناير 2024 .
  71. "دليل بلندر: العرض: سايكلز: مقدمة" . docs.blender.org . مؤسسة بلندر. مؤرشف من الأصل في 3 سبتمبر 2024. تم الاطلاع عليه في 27 يناير 2024 .
  72. كولا، كريستوفر (30 يوليو 2017)، أرنولد في سوني بيكتشرز إيماج وركس: من فيلم "بيت الوحوش" إلى فيلم "السنافر: القرية المفقودة" (شرائح العرض التقديمي) (ملف PDF) ، سيغراف، لوس أنجلوس{{citation}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )
  73. 1 2 فار، مات ؛ جاكوب، وينزل؛ همفريز، جريج (28 مارس 2023). "15. عرض الموجة الأمامية على وحدات معالجة الرسومات" . العرض القائم على الفيزياء: من النظرية إلى التطبيق ( الطبعة الرابعة). كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN  978-0262048026أُرشف من المصدر الأصلي في 27 يناير 2024. تم الاطلاع عليه في 27 يناير 2024 .
  74. ^ أوتي ، فيليم (2015). تتبع المسار ثنائي الاتجاه على وحدة معالجة الرسومات (PDF) (أطروحة ماجستير). جامعة ماساريك، برنو.
  75. شميدت، مارتن؛ لوباتشيف، أوليغ؛ غوث، مايكل (2016). "نقل الضوء المتماسك في المدن الكبرى على وحدة معالجة الرسومات باستخدام الطفرات التخمينية". مجلة WSCG . 24 (1): 1-8 . hdl : 11025/21640 .
  76. فار، مات ؛ جاكوب، وينزل؛ همفريز، جريج (28 مارس 2023). "5. قراءات إضافية: إزالة التشويش" . العرض القائم على الفيزياء: من النظرية إلى التطبيق ( الطبعة الرابعة). كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN  978-0262048026أُرشف من المصدر الأصلي في 27 يناير 2024. تم الاطلاع عليه في 27 يناير 2024 .
  77. "دليل بلندر: العرض: سايكلز: تحسين عمليات العرض: تقليل التشويش" . docs.blender.org . مؤسسة بلندر. مؤرشف من الأصل بتاريخ 27 يناير 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 يناير 2024 .
  78. "دليل بلندر: العرض: سايكلز: إعدادات العرض: أخذ العينات" . docs.blender.org . مؤسسة بلندر. مؤرشف من الأصل في 27 يناير 2024. تم الاطلاع عليه في 27 يناير 2024 .
  79. "مكتبة إنتل لإزالة التشويش من الصور المفتوحة: مكتبة عالية الأداء لإزالة التشويش لتتبع الأشعة" . www.openimagedenoise.org . شركة إنتل. مؤرشفة من الأصل في 6 يناير 2024. تم الاطلاع عليها في 27 يناير 2024 .
  80. "تقنية إزالة التشويش المُسرّعة بالذكاء الاصطناعي من NVIDIA OptiX™" . developer.nvidia.com . شركة NVIDIA. مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 يناير 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 يناير 2024 .
  81. فار، مات ؛ جاكوب، وينزل؛ همفريز، جريج (25 نوفمبر 2016). "16. نقل الضوء III: الطرق ثنائية الاتجاه" . العرض القائم على الفيزياء: من النظرية إلى التطبيق ( الطبعة الثالثة). مورغان كوفمان. ISBN  978-0128006450تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 فبراير 2025 .
  82. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 فار، مات ؛ جاكوب، وينزل؛ همفريز، جريج (28 مارس 2023). "13. قراءات إضافية" . العرض القائم على الفيزياء: من النظرية إلى التطبيق (الطبعة الرابعة ). كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN  978-0262048026تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 سبتمبر 2024 .
  83. فار، مات ؛ جاكوب، وينزل؛ همفريز، جريج (28 مارس 2023). "16.2 بدائل التصميم" . العرض القائم على الفيزياء: من النظرية إلى التطبيق ( الطبعة الرابعة). كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN  978-0262048026تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 ديسمبر 2025 .
  84. كنابيك، جاكوب؛ دي فرانشيسكو، جيوفاني؛ جدان، ديمتري؛ ليو، إدوارد؛ ماكاروف، يفغيني؛ كينيدي، جون؛ مارتيلا، يوهو؛ مورفي، مايكل؛ هوبلر، ناثان؛ تشيبلوكوف، تيم؛ كوزلوفسكي، باول (2024). "تطور خط أنابيب الإضاءة في الوقت الحقيقي في سايبربانك 2077". GPU Zen 3: تقنيات العرض المتقدمة . دار نشر بلاك كات. الصفحات 151-245 . ISBN  979-8344236797.
  85. هيرتزمان، آرون (8 أكتوبر 2003). التعلم الآلي لرسومات الحاسوب: بيان ودليل تعليمي (ملف PDF) . المؤتمر الحادي عشر لمنطقة المحيط الهادئ حول رسومات الحاسوب وتطبيقاتها . تم الاطلاع عليه في 27 مايو 2026 .
  86. 1 2 فار، مات ؛ جاكوب، وينزل؛ همفريز، جريج (28 مارس 2023). "16.3 المواضيع الناشئة" . العرض القائم على الفيزياء: من النظرية إلى التطبيق ( الطبعة الرابعة). كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN  978-0262048026تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 مايو 2026 .
  87. نظام إيفانز وسوذرلاند متعدد الصور (كتيب) ، شركة إيفانز وسوذرلاند، 1979
  88. "متحف ناغويا للعلوم - دليل المعرض - ديجيستار 2" . www.ncsm.city.nagoya.jp . متحف ناغويا للعلوم . تاريخ الاطلاع: 13 سبتمبر 2024 .
  89. "Evans_and_Sutherland Digistar-II" . planetariums-database.org . قاعدة بيانات القباب السماوية العالمية . تم الاطلاع عليها بتاريخ 13 سبتمبر 2024 .
  90. "قائمة القبة السماوية التي تستخدم جهاز Evans_and_Sutherland Digistar-II" . planetariums-database.org . قاعدة بيانات القبة السماوية العالمية . تم الاطلاع عليها بتاريخ 13 سبتمبر 2024 .
  91. سميث، ألفي راي (أكتوبر 1982). "المؤثرات الخاصة لفيلم ستار تريك 2: العرض التجريبي لفيلم جينيسيس" (ملف PDF) . مجلة المصور السينمائي الأمريكي : 1038. تاريخ الاطلاع: 13 سبتمبر 2024 .
  92. 1 2 بوي، تونغ-فونغ (1973). الإضاءة للصور المولدة بالحاسوب (ملف PDF) (أطروحة دكتوراه). جامعة يوتا.
  93. 1 2 بيدي، جون (24 سبتمبر 2020). "رقائق الرسومات الشهيرة: محرك الهندسة" . www.computer.org . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) . تم الاطلاع عليه في 13 سبتمبر 2024 .
  94. كلارك، جيمس هـ. (1980). "هيكلة بنية نظام VLSI" (ملف PDF) . لامدا (الربع الثاني): 25-30 .
  95. فوكس، تشارلز (2024). "11. البنى المعمارية القديمة: تصميم حاسوب 16 بت باستخدام كومودور أميغا: فهم البنية المعمارية". هندسة الحاسوب . دار نشر نو ستارش. ISBN 978-1-7185-0287-1.
  96. ^ "NES Dev Wiki: PPU" . www.nesdev.org . نيسديف ويكي . تم الاسترجاع في 13 سبتمبر 2024 .
  97. هارولد، ديفيد (11 أغسطس 2017). "PowerVR في عامها الخامس والعشرين: قصة ثورة في عالم الرسومات" . blog.imaginationtech.com . شركة Imagination Technologies Limited . تاريخ الاسترجاع: 13 سبتمبر 2014 .
  98. بيرسي، مارك س.؛ أولانو، مارك؛ آيري، جون؛ أونغار، ب. جيفري (2000). "التظليل التفاعلي متعدد المراحل القابل للبرمجة". وقائع المؤتمر السنوي السابع والعشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية - SIGGRAPH '00 . الصفحات 425-432 . doi : 10.1145/344779.344976 . ISBN  1-58113-208-5.
  99. "NVIDIA DLSS 3" . nvidia.com . شركة NVIDIA . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 سبتمبر 2024 .
  100. لام، تشيستر (16 أبريل 2021). "قياس زمن استجابة ذاكرة وحدة معالجة الرسومات" . chipsandcheese.com . رقائق البطاطس والجبن . تم الاطلاع عليه في 13 سبتمبر 2024 .
  101. 1 2 غونغ، شون؛ غونغ، شيانغ؛ يو، ليمينغ؛ كايلي، ديفيد (2019). "HAWS: تسريع تنفيذ جبهة الموجة لوحدة معالجة الرسومات من خلال التنفيذ الانتقائي خارج الترتيب". معاملات ACM في هندسة وتحسين التعليمات البرمجية . 16 (2): 1-22 . doi : 10.1145/3291050 .
  102. رايت، ريتشارد س.؛ ليبتشاك، بنجامين (2004). دليل OpenGL الشامل ( الطبعة الثالثة). دار نشر سامز. ISBN  978-0672326011.
  103. غامبيتا، غابرييل (2021). رسومات الحاسوب من الصفر . دار نشر نو ستارش. رقم ISBN 978-1-7185-0077-8.
  104. تورانس، ك. إي.؛ سبارو، إي. إم. (سبتمبر 1967). "نظرية الانعكاس غير المنتظم من الأسطح الخشنة". مجلة الجمعية البصرية الأمريكية . 57 (9): 1105-1114 . Bibcode : 1967JOSA...57.1105T . doi : 10.1364/JOSA.57.001105 .
  105. وارنوك، جون إي. (20 مايو 1968). خوارزمية الخط المخفي لتمثيل الصور النصفية (تقرير). معرف مخرجات CORE 276286863 DTIC AD0761995 . 
  106. غورو، هـ. (يونيو 1971). "التظليل المستمر للأسطح المنحنية". معاملات IEEE في الحوسبة . C-20 (6): 623-629 . Bibcode : 1971ITCmp.100..623G . doi : 10.1109/tc.1971.223313 .
  107. 1 2 "التاريخ | كلية الحوسبة" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2013-12-03 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2021-11-22 .
  108. 1 2 فونغ، بوي تونغ (يونيو 1975). "إضاءة الصور المولدة بالحاسوب". اتصالات رابطة آلات الحوسبة . 18 (6): 311-317 . doi : 10.1145/360825.360839 .
  109. بلين، جيه إف ؛ نيويل، إم إي (1976). "النسيج والانعكاس في الصور المولدة بالحاسوب". اتصالات رابطة آلات الحوسبة . 19 (10): 542-546 . doi : 10.1145/360349.360353 .
  110. بلين، جيمس ف. (20 يوليو 1977). "نماذج انعكاس الضوء للصور المُصنّعة حاسوبياً" . مجلة ACM SIGGRAPH لرسومات الحاسوب . 11 (2): 192-198 . doi : 10.1145/965141.563893 عبر dl.acm.org.
  111. كرو، فرانكلين سي. (1977). "خوارزميات الظل لرسومات الحاسوب". مجلة ACM SIGGRAPH لرسومات الحاسوب . 11 (2): 242-248 . doi : 10.1145/965141.563901 .
  112. ويليامز، لانس (1978). "إسقاط الظلال المنحنية على الأسطح المنحنية". وقائع المؤتمر السنوي الخامس حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية . الصفحات 270-274 . doi : 10.1145/800248.807402 . ISBN  978-1-4503-7908-3.
  113. بلين، جيمس ف. (1978). "محاكاة الأسطح المتجعدة". مجلة ACM SIGGRAPH لرسومات الحاسوب . 12 (3): 286-292 . doi : 10.1145/965139.507101 .
  114. فوكس، هنري؛ كيدم، تسفي م.؛ نايلور، بروس ف. (1980). "حول توليد الأسطح المرئية بواسطة هياكل شجرية مسبقة". وقائع المؤتمر السنوي السابع حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية - سيغراف 80. الصفحات 124-133. doi : 10.1145 /800250.807481 . ISBN  0-89791-021-4.
  115. ويتد، ت. (1980). "نموذج إضاءة مُحسَّن للشاشات المظللة". اتصالات رابطة آلات الحوسبة . 23 (6): 343-349 . doi : 10.1145/358876.358882 .
  116. كوك، روبرت ل.؛ تورانس، كينيث إي. (1981). "نموذج انعكاس لرسومات الحاسوب". مجلة ACM SIGGRAPH لرسومات الحاسوب . 15 (3): 307-316 . doi : 10.1145/965161.806819 .
  117. ويليامز، لانس (1983). "البارامترات الهرمية". وقائع المؤتمر السنوي العاشر حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية . الصفحات 1-11 . doi : 10.1145/800059.801126 . ISBN  0-89791-109-1.
  118. غلاسنر، أ.س. (1984). "تقسيم الفضاء لتتبع الأشعة السريع". مجلة IEEE لرسومات الحاسوب وتطبيقاتها . 4 (10): 15-22 . رمز Bibcode : 1984ICGA....4j..15G . doi : 10.1109/mcg.1984.6429331 .
  119. بورتر، توماس؛ داف، توم (1984). "تركيب الصور الرقمية". وقائع المؤتمر السنوي الحادي عشر حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية . ص 253-259 . doi : 10.1145/800031.808606 . ISBN  0-89791-138-5.
  120. كوك، روبرت ل.؛ بورتر، توماس؛ كاربنتر، لورين (1984). "تتبع الأشعة الموزع". وقائع المؤتمر السنوي الحادي عشر حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية . ص 137-145 . doi : 10.1145/800031.808590 . ISBN  0-89791-138-5.
  121. غورال، سيندي م.؛ تورانس، كينيث إي.؛ غرينبيرغ، دونالد ب.؛ باتايل، بينيت (1984). "نمذجة تفاعل الضوء بين الأسطح المنتشرة". مجلة ACM SIGGRAPH لرسومات الحاسوب . 18 (3): 213-222 . doi : 10.1145/964965.808601 .
  122. نيشيتا، تومويوكي؛ ناكاما، إيهاتشيرو (1985). "تمثيل متواصل للأجسام ثلاثية الأبعاد مع مراعاة الظلال والانعكاسات المتبادلة". وقائع المؤتمر السنوي الثاني عشر حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية - SIGGRAPH '85 . الصفحات 23-30 . doi : 10.1145/325334.325169 . ISBN  0-89791-166-0.
  123. كوهين، مايكل ف.؛ غرينبيرغ، دونالد ب. (1985). "المكعب النصفي: حل الإشعاعية للبيئات المعقدة". مجلة ACM SIGGRAPH لرسومات الحاسوب . 19 (3): 31-40 . doi : 10.1145/325165.325171 .
  124. وارد، غريغوري جيه؛ روبنشتاين، فرانسيس إم؛ كلير، روبرت دي (1988). "حل لتتبع الأشعة للانعكاسات المنتشرة". مجلة ACM SIGGRAPH لرسومات الحاسوب . 22 (4): 85-92 . doi : 10.1145/378456.378490 .
  125. وارد، غريغوري ج. (1994). "نظام محاكاة الإضاءة والعرض RADIANCE". وقائع المؤتمر السنوي الحادي والعشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية - SIGGRAPH '94 . الصفحات 459-472 . doi : 10.1145/192161.192286 . ISBN  0-89791-667-0.
  126. وو، شياولين (1991). "تقنية فعالة لمكافحة التعرجات". مجلة ACM SIGGRAPH لرسومات الحاسوب . 25 (4): 143-152 . doi : 10.1145/127719.122734 .
  127. ^ وو شياو لين (1991). “جيل دائرة سريع مضاد للتعرجات”. في جيمس أرفو (محرر). الرسومات الأحجار الكريمة الثاني . سان فرانسيسكو: مورجان كوفمان. ص 446 – 450. ISBN  978-0-12-064480-3.
  128. هانراهان، بات؛ سالزمان، ديفيد؛ أوبرلي، لاري (1991). "خوارزمية إشعاعية هرمية سريعة". وقائع المؤتمر السنوي الثامن عشر حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية . الصفحات 197-206 . doi : 10.1145/122718.122740 . ISBN  0-89791-436-8.
  129. أورين، مايكل؛ نايار، شري ك. (1994). "تعميم نموذج لامبرت للانعكاس". وقائع المؤتمر السنوي الحادي والعشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية - SIGGRAPH '94 . الصفحات 239-246 . doi : 10.1145/192161.192213 . ISBN  0-89791-667-0.
  130. تومبلين، ج.؛ راشماير، هـ. (نوفمبر 1993). "إعادة إنتاج الدرجات اللونية للصور الواقعية". مجلة IEEE لرسومات الحاسوب وتطبيقاتها . 13 (6): 42-48 . رمز Bibcode : 1993ICGA...13f..42T . doi : 10.1109/38.252554 .
  131. هانراهان، بات؛ كروجر، وولفغانغ (1993). "انعكاس الضوء من الأسطح الطبقية نتيجةً لتشتت الضوء تحت السطح". وقائع المؤتمر السنوي العشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية . الصفحات 165-174 . doi : 10.1145/166117.166139 . ISBN  0-89791-601-8.
  132. لافورتون، إريك؛ ويليمز، إيف (ديسمبر 1993). "تتبع المسار ثنائي الاتجاه" (ملف PDF) . وقائع المؤتمر الدولي الثالث حول الرسومات الحاسوبية وتقنيات التصور (CompuGraphics) . الصفحات 145-153 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 21 مايو 2022. تم الاطلاع عليه في 2 سبتمبر 2024 . 
  133. ميلر، جافين (1994). "خوارزميات فعّالة لتظليل إمكانية الوصول المحلي والعالمي". وقائع المؤتمر السنوي الحادي والعشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية - SIGGRAPH '94 . الصفحات 319-326 . doi : 10.1145/192161.192244 . ISBN  0-89791-667-0.
  134. جنسن، هنريك وان؛ كريستنسن، نيلز يورغن (مارس 1995). "خرائط الفوتونات في تتبع الأشعة ثنائي الاتجاه باستخدام مونت كارلو للأجسام المعقدة". الحوسبة والرسومات . 19 (2): 215-224 . doi : 10.1016/0097-8493(94)00145-O .
  135. فيتش، إريك؛ غيباس، ليونيداس ج. (1995). "الدمج الأمثل لتقنيات أخذ العينات لعرض مونت كارلو". وقائع المؤتمر السنوي الثاني والعشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية - سيغراف 95. الصفحات 419-428 . doi : 10.1145/218380.218498 . ISBN  0-89791-701-4.
  136. 1 2 فيتش، إريك؛ غيباس، ليونيداس ج. (1997). "النقل الخفيف في المدن الكبرى". وقائع المؤتمر السنوي الرابع والعشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية - سيغراف 97. الصفحات 65-76 . doi : 10.1145/258734.258775 . ISBN  0-89791-896-7.
  137. كيلر، ألكسندر (1997). "الإشعاعية الفورية". وقائع المؤتمر السنوي الرابع والعشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية - سيغراف 97. الصفحات 49-56 . doi : 10.1145/258734.258769 . ISBN  0-89791-896-7.
  138. سلون، بيتر-بايك؛ كاوتز، جان؛ سنايدر، جون (2002). "نقل الإشعاع المحسوب مسبقًا للعرض في الوقت الحقيقي في بيئات إضاءة ديناميكية منخفضة التردد". وقائع المؤتمر السنوي التاسع والعشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية . الصفحات 527-536 . doi : 10.1145/566570.566612 . ISBN  1-58113-521-1.
  139. ^ كيليمين، كسابا؛ زيرماي كالوس، لازلو؛ أنتال، جيورجي. سونكا ، فيرينك (سبتمبر 2002). “استراتيجية طفرة بسيطة وقوية لخوارزمية النقل الخفيف في متروبوليس”. منتدى رسومات الحاسوب . 21 (3): 531-540 . دوى : 10.1111 / 1467-8659.t01-1-00703 .
  140. ماتوسيك، فويتش؛ بفايستر، هانزبيتر؛ براند، مات؛ ماكميلان، ليونارد (2003). "نموذج انعكاس قائم على البيانات". معاملات ACM في الرسومات . 22 (3): 759-769 . doi : 10.1145/882262.882343 . hdl : 1721.1/87454 .
  141. والتر، بروس؛ فرنانديز، سيباستيان؛ أربيري، آدم؛ بالا، كافيتا؛ دونيكيان، مايكل؛ غرينبيرغ، دونالد ب. (2005). "Lightcuts: A scaleable approach to lighting". ACM Transactions on Graphics . 24 (3): 1098–1107 . doi : 10.1145/1073204.1073318 .
  142. كريڤانيك، ج.؛ غوترون، ب.؛ باتانايك، س.؛ بواتوش، ك. (سبتمبر 2005). "تخزين الإشعاع لحساب الإضاءة العالمية بكفاءة". معاملات IEEE في التصور ورسومات الحاسوب . 11 (5): 550-561 . Bibcode : 2005ITVCG..11..550K . doi : 10.1109/TVCG.2005.83 . PMID 16144252 . 
  143. هاتشيسوكا، توشيا؛ جنسن، هنريك وان (2009). "رسم خرائط الفوتونات التدريجي العشوائي". أوراق مؤتمر ACM SIGGRAPH Asia 2009. الصفحات 1-8 . doi : 10.1145/1661412.1618487 . ISBN  978-1-60558-858-2.
  144. ^ جورجييف، إليان. كريفانك، ياروسلاف؛ دافيدوفيتش، توماس؛ سلوساليك، فيليب (2012). “محاكاة النقل الخفيف مع الاتصال الرأسي والدمج”. معاملات ACM على الرسومات . 31 (6): 1– 10. دوى : 10.1145/2366145.2366211 .
  145. هاتشيسوكا، توشيا؛ بانتاليوني، جاكوبو؛ جنسن، هنريك وان (2012). "توسيع فضاء المسار لمحاكاة نقل الضوء القوية". معاملات ACM في الرسومات . 31 (6): 1-10 . doi : 10.1145/2366145.2366210 .
  146. "وثائق RenderMan 26: PxrVCM" . pixar.com . بيكسار. 16 يوليو 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 فبراير 2025 .
  147. جاكوب، وينزل؛ مارشنر، ستيف (5 أغسطس 2012). "استكشاف المتشعبات: تقنية مونت كارلو لسلسلة ماركوف لعرض المشاهد ذات النقل الانعكاسي الصعب" . معاملات ACM في الرسومات . 31 (4): 1-13 . doi : 10.1145/2185520.2185554 .
  148. ^ ليهتينن، جاكو؛ كراس، تيرو؛ لين، سامولي؛ أيتالا، ميكا؛ دوراند، فريدو؛ ايلا ، تيمو (21 يوليو 2013). “النقل الخفيف في مدينة التدرج”. معاملات ACM على الرسومات . 32 (4): 1– 12. دوى : 10.1145/2461912.2461943 .
  149. هاتشيسوكا، توشيا؛ كابلانيان، أنطون س.؛ داشباخر، كارستن (27 يوليو 2014). "نقل الضوء متعدد الإرسال في المدن الكبرى". معاملات ACM في الرسومات . 33 (4): 1-10 . doi : 10.1145/2601097.2601138 .
  150. لوبير، ماثيو م.؛ بلاك، مايكل ج. (2014). "OpenDR: مُرَندِر تفاضلي تقريبي". رؤية الحاسوب - ECCV 2014. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 8695. الصفحات 154-169 . doi : 10.1007/978-3-319-10584-0_11 . ISBN   978-3-319-10583-3.
  151. هانيكا، يوهانس؛ دروسكه، مارك؛ فاسيوني، لوكا (27 يوليو 2015). "تقدير الحدث التالي في متعدد الأبعاد". منتدى رسومات الحاسوب (وقائع ندوة يوروغرافيكس 2015 حول العرض) . 34 (4): 87-97 . doi : 10.1111/cgf.12681 .
  152. 1 2 "وثائق RenderMan 26: PxrUnified" . pixar.com . بيكسار. 21 يونيو 2024. تم الاطلاع عليه في 11 فبراير 2025 .
  153. مولر، توماس؛ غروس، ماركوس؛ نوفاك، يان (يوليو 2017). "توجيه المسار العملي لمحاكاة نقل الضوء بكفاءة". منتدى رسومات الحاسوب . 36 (4): 91-100 . doi : 10.1111/cgf.13227 .
  154. بيترلي، بينيديكت؛ وايمان، كريس؛ فار، مات؛ شيرلي، بيتر؛ ليفون، آرون؛ جاروش، فويتش (31 أغسطس 2020). "إعادة تشكيل الخزان المكاني الزمني لتتبع الأشعة في الوقت الحقيقي مع الإضاءة المباشرة الديناميكية". معاملات ACM في الرسومات . 39 (4). doi : 10.1145/3386569.3392481 .

للمزيد من القراءة

الكتب الحديثة

  • أكينين مولر، توماس؛ هينز، اريك. هوفمان، ناتي. بيسي، أنجيلو؛ إيوانيكي، ميشال؛ هيلير، سيباستيان (2018). العرض في الوقت الحقيقي (  الطبعة الرابعة). بوكا راتون، فلوريدا: AK Peters/CRC Press. رقم ISBN 978-1138627000.
  • فار، مات ؛ جاكوب، وينزل؛ همفريز، جريج (28 مارس 2023). العرض القائم على الفيزياء: من النظرية إلى التطبيق (الطبعة الرابعة  ). كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN 978-0262048026.
  • دوتري، فيليب؛ بالا، كافيتا؛ بيكارت، فيليب (2015). الإضاءة العالمية المتقدمة (الطبعة الثانية  ). ايه كيه بيترز / CRC برس. رقم ISBN 978-1-4987-8562-4.
  • هيوز، جون ف.؛ فان دام، أندرياس ؛ ماكغواير، مورغان؛ سكلار، ديفيد ف.؛ فولي، جيمس د .؛ فاينر، ستيفن ك.؛ أكلي، كورت (2014). رسومات الحاسوب: المبادئ والتطبيق (الطبعة الثالثة  ). أديسون-ويسلي. ISBN 978-0-321-39952-6.
  • مارشنر، ستيف؛ شيرلي، بيتر (2022). أساسيات رسومات الحاسوب (الطبعة الخامسة  ). الصحافة اتفاقية حقوق الطفل. رقم ISBN 978-1-003-05033-9.

الكتب القديمة

عرض غير واقعي

  • جوتش، بروس؛ جوتش، آمي (2001). العرض غير الواقعي . إيه كيه بيترز. ISBN 978-1-56881-133-8.
  • ستروثوت، توماس. شليتشتويج ، ستيفان (2002). رسومات الحاسوب غير الواقعية . مورجان كوفمان. رقم ISBN 978-1-55860-787-3.

دروس تعليمية عبر الإنترنت (متوفرة أيضاً ككتب)